Tesis corregida 28-Oct-09 actual modificaciones

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FACULTAD DE INGENIERIA

División de Ingeniería Eléctrica

T E S I S

QUE PARA OBTENER EL TÍTULO DE: INGENIERO ELÉCTRICO - ELECTRÓNICO

PRESENTAN:

PROFESOR ASESOR

GENERACIÓN: 2002

ESTUDIO DE VIABILIDAD PARA LA CONVERSIÓN DE BIOMASA EN ENERGÍA ELÉCTRICA Y TÉRMICA EN UNA COMUNIDAD RURAL E

INDIGENA: CASO SAN ANTONIO SINICAHUA, OAXACA

GUADARRAMA ORTIGOZA ARACELI HERNÁNDEZ OROZCO LUIS ARMANDO

DR. GABRIEL LEÓN DE LOS SANTOS

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AGRADECIMIENTOS

AGRADECIMIENTOS

Gracias a la máxima casa de estudios “Universidad Nacional Autónoma de México“, que por medio de la

Dirección General de Servicios Educativos y en colaboración con la Facultad de Ingeniería, nos brindó la

oportunidad de realizar nuestra investigación de tesis en el programa “La UNAM en tu comunidad”, de igual

forma agradecemos a la Secretaría de Desarrollo Social y a la Fundación Kellog por el apoyo económico brindado

para la realización de este trabajo.

A la Ing. Ana de Gortari y a la Lic. Claudia Navarrete, por la confianza, el apoyo y el interés en impulsar

proyectos de esta naturaleza.

A Jessica Hernández y Emiliano Palacios, por el seguimiento y observaciones que enriquecieron este trabajo. A

todos ellos de nuevo muchas gracias.

De la misma forma se reconoce el apoyo proporcionado por las autoridades del municipio de San Antonio

Sinicahua encabezados por el presidente municipal Raúl Bautista y el cuerpo administrativo que lo precede, en

general a toda la comunidad de San Antonio Sinicahua, por su hospitalidad y generosidad al recibirnos; gracias

por su cooperación, disposición y amabilidad para el logro de los objetivos de la investigación.

Y en particular a los integrantes de la comunidad: Zoraida y Ceci, por su colaboración en la traducción a la

lengua local y aplicación de las encuestas.

A la Señora Hilda y familia, a los directivos y profesores de la Escuela Primaria Ignacio Zaragoza, escuela del

Bachillerato y sus docentes. Gracias por las facilidades otorgadas.

Al Dr. Gabriel León de los Santos gracias por compartir su experiencia y conocimientos con nosotros, por cada

consejo, asesoría y sobre todo por interesarse en proyectos de esta índole que no solo tienen un gran impacto

social y ambiental, si no que además contribuyen a nuestra formación profesional.

Araceli Guadarrama Luis A. Hernández

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AGRADECIMIENTOS

A Dios por darme la fuerza, la voluntad, la vida, unos excelentes padres, un par de hermanos ejemplares y por

enviarme el más grandioso regalo: a mi bebé Andreita, la cual desde su llegada se ha convertido en el motor de

mi existencia.

A la máxima casa de estudios y mi segundo hogar la “Universidad Nacional Autónoma de México” por darme la

oportunidad de forjarme como profesionista y ser humano, por llenarme de experiencias, satisfacciones y alegría.

Sofi, gracias por el ser la fuente de sabiduría en mi vida, por enseñarme el valor de la humildad, por todos tus

desvelos, lágrimas, confianza, paciencia, dedicación y fortaleza. Te amo mamita preciosa.

Mode gracias por brindarme todo lo que haz tenido a tu alcance, por tu amor y por confiar hasta el último

momento en mí. Eres único papito, gracias por enseñarme a ser constante y una mujer valiente.

Julio, gracias por tu comprensión y cariño. Miguel gracias por tus consejos y apoyo. Los amo hermanitos y amo

a esos angelitos que nos enseñan que cada día se aprende algo nuevo, Tiki y Cone .

Hermanitas hermosas Yoyan, Pame, Prieta, Kaky, Dianis y Kari, por todas sus locuras, consejos, paciencia, cariño,

por siempre caminar a mi lado sin soltarme, gracias las amo, las adoro y doy gracias a Dios a cada instante por

haberlas puesto en mi camino.

Lupita, tío Toño †, Manuel por su amistad, apoyo incondicional, sus consejos y por brindarme grandes valores

como ser humano, de todo corazón gracias.

Luli, Chima e Isma, gracias por todo el cariño, confianza y por ser grandes amigos y consejeros, sobre todo por

enseñarme el valor de luchar por los ideales.

A mis excelentes amigos y compañeros de carrera: André, Javier, Sinuhé, Rafa, Naye, Erika, Dona, Muñe,

Pablote, Miguelón, Diego, Pepe, Héctor, Armando y Nuñez por imprimir el detalle de alegría en cada momento

de la carrera, por sus travesuras y sabios consejos, por todo lo que reímos y compartimos, gracias de todo

corazón.

Abraham, gracias por el amor, cariño, comprensión y por darme mi más hermoso regalo, “ nuestra bebita

hermosa”.

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AGRADECIMIENTOS

Profesor Antonio Solórzano, Alexis y Toño, gracias por ser grandes seres humanos y por fomentar la disciplina y

el deporte en mi vida, en definitiva les agradezco por enseñarme a no tirar la toalla no solo en el ring sino en la

vida diaria.

Profesor Ramón Hernández Arteaga, de corazón gracias por sus enseñanzas, su amistad y por ser un gran

ejemplo a seguir.

Ing. Francisco Guerrero Lutherot †, con el alma le doy mi eterno agradecimiento por ser un excelente amigo y

donde se encuentre gracias por todo el apoyo y por compartir no solo sus conocimientos si no su gran corazón.

A todos mis profesores de carrera y en especial al Ing. Rojas, Ing. César Vázquez Segovia, Ing. Elizalde, Ing.

Balmori, Ing. Ma. Sara Valentina, Ing. Carranza, Ing. José Ma. Francisco, Ing. Monroy, Ing. Victoria, Ing.

Gregorio Peña, Ing. Vikeyra, a todos gracias por su dedicación y por compartir sus conocimientos, gracias por ser

tan comprometidos con su trabajo, alumnos y con su Universidad.

Dr. Gabriel León de los Santos, gracias por ser un excelente asesor, un gran ser humano y un verdadero amigo,

gracias por toda la paciencia, sus conocimientos y su tiempo para la realización de este trabajo de tesis.

Armando gracias por ser un excelente amigo y compañero, por la paciencia, dedicación y por todo el empeño

dedicado a este trabajo.

Ing. Ana de Gortari, Lic. Claudia Navarrete, Jessica, Ángeles, Maruka, Miguel y la gente de DGOSE muchas

gracias, por enseñarme que como profesionistas y como humanos nos queda mucho por hacer, gracias por

mostrarme otra perspectiva.

Con todo mi cariño para todos aquellos angelitos que ya he mencionado por ayudarme a cumplir uno de mis

más anhelados sueños……

Araceli Guadarrama Ortigoza

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AGRADECIMIENTOS

El presente trabajo de tesis, esta dedicado a mi superación personal y desarrollo profesional, no sin antes,

agradecerle a Dios por darme la oportunidad de lograr esta meta que me propuse en el momento que me

incorpore a la máxima casa de estudios, la Universidad Nacional Autónoma de México.

Agradezco profundamente a mis padres, Alicia Orozco y Pascual Hernández, quienes en todo momento me

estuvieron brindando el apoyo necesario para que hoy yo lograra este objetivo, terminar mis estudios

profesionales.

Lety y Oscar, mis hermanos que en todo momento han estado a mi lado y como siempre pasando buenos y

malos momentos, sin embargo siempre muy unidos como una buena familia.

Quiero agradecer en lo mas profundo de mi, a la persona que siempre estuvo apoyándome y en todo momento

siempre me brindo el apoyo necesario para lograr ser su orgullo, me refiero a mi abuelo †, quien me enseño a ser

fuerte, crecer y a formarme valores que siempre me permitirán ser una persona mejor.

Cindy, gracias por darme el apoyo y por compartir excelentes momentos en gran parte de lo que fue mi trayecto

en la Universidad. Siempre recordare los momentos de esfuerzo y apoyo profesional, por lo que hoy he logrado

esta gran misión.

Ing. Gabriel León, gracias por su apoyo y sobre todo por la paciencia que nos tuvo a lo largo de este desarrollo de

tesis. Las enseñanzas y el conocimiento que nos brindo lo llevare para que me ayude en mi vida profesional.

Agradezco a quienes en el camino de estudios en la Universidad estuvimos apoyándonos para que al igual que

yo, lográramos esta gran misión: Alfonso Bool, Cinthya Erika, Felipe Sánchez, Eduardo Meneses, Felipe

“Beremiz”, Guadalupe, Fredy Cardeña, Araceli Guadarrama, Sinuhe, entre otros. ¡Gracias por su apoyo!

Araceli, gracias por permitir ser mi compañera en este proyecto de tesis y juntos logremos el objetivo que al

inicio de nuestros estudios profesionales nos propusimos. Deseo que en tu vida futura logres muchas metas y

siempre puedas contar con mi apoyo, así como lo fue en este trabajo.

¡ G R A C I A S !

Luis Armando Hernández Orozco

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OBJETIVOS

OBJETIVOS

OBJETIVO: Proponer y evaluar técnica, económica y ambientalmente una instalación para la conversión de la biomasa generada en una comunidad rural del Estado de Oaxaca en electricidad y agua caliente para su autoconsumo. OBJETIVOS ESPECÍFICOS

• Levantamiento de información de campo, en tres de las siete agencias que conforman el municipio de San Antonio Sinicahua, Oaxaca.

• Análisis de las necesidades energéticas y potencial energético de las agencias.

• Determinación del lugar que cuente con las condiciones más adecuadas para la implementación del sistema de generación.

• Elaboración de la propuesta del sistema de generación con base a la demanda de energía promedio de la comunidad, adecuándose a los insumos energéticos disponibles.

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RESUMEN

RESUMEN

El presente trabajo de tesis propuso y evaluó técnica, económicamente y ambientalmente una instalación para la conversión de biomasa, generada en una comunidad rural del Estado de Oaxaca; en electricidad y agua caliente para autoconsumo. Se estudio uno de los 50 municipios más marginados del país, San Antonio Sinicahua; el cual se divide en pequeñas localidades llamadas agencias y barrios. Para este caso particular se evaluó la parte norte del municipio, la cual corresponde a las agencias de Yosocahua, San Isidro Siniyuco y San José. La obtención de la información para la realización del estudio se logró a través de encuestas aplicadas en las agencias descritas anteriormente. Se propuso un Sistema de Aprovechamiento y Generación de insumos energéticos para el auto consumo de las comunidades, dimensionando y comparando la eficiencia operativa de los sistemas propuestos. Se propuso emplear biogás como combustible, y los cálculos de éste se estimaron mediante tres metodologías distintas: FAO, RETSCREEN y por el Método del Coeficiente de Rendimiento del Estiércol. Después de efectuar el análisis se llegó a la conclusión que la agencia que cuenta con mejores características para la instalación del Sistema de Generación fue la de San José, y se evaluó un escenario conservador en la producción de biogás, por lo que los cálculos fueron obtenidos con el software RETSCREEN. Asimismo se evaluó técnicamente el sistema energético propuesto con el software THERMOFLEX 16.0. Obteniendo para la agencia seleccionada los siguientes resultados: una potencia de 60.62 kWQuímicos, los resultados anteriores partiendo de un Poder Calorífico del biogás de: 20.838 MJ/ m3. Posteriormente se eligió el tipo de biodigestor apropiado con las siguientes características: tipo pistón con agitación durante cinco horas al día, el volumen final del digestor es de 273.24 m3 con las siguientes dimensiones: Longitud de 13.13 m, Ancho de 5.2 m y una profundidad de 4 m. Se evaluó y se selecciono para el Sistema de Generación a base de biogás un motor de combustión interna, dado que este equipo presenta mejores parámetros de desempeño que una microturbina de gas (eficiencias del 26% y 29%, además de mejores parámetros económicos). En el estudio final se realizaron una serie de consideraciones ambientales y sociales, como las emisiones de carbón equivalentes emitidas por el sistema, los aspectos de los bonos de carbono del Mecanismo de Desarrollo Limpio; así mismo las aportaciones a la mejora de la calidad de vida de las comunidades indígenas, vía una mejor salud, mejores oportunidades de vida, contribuyendo a la reducción de la marginación social y económica de las comunidades.

vii

INTRODUCCIÓN

INTRODUCCIÓN

El aprovechamiento por el hombre de las fuentes de energía renovable, entre ellas la energía solar, eólica e hidráulica, es muy antiguo; desde muchos siglos antes de nuestra era ya se utilizaban y su empleo continuó durante toda la historia hasta la llegada de la "Revolución Industrial", en la que, debido al uso del carbón y mas delante de los hidrocarburos, fueron abandonadas. Durante los últimos años, debido al incremento en el costo de los combustibles fósiles y los problemas medioambientales derivados de su explotación, estamos asistiendo a un renacer de las energías limpias. Cabe mencionar que las energías renovables son aquellas que se producen de forma continua y son inagotables a escala humana, siempre y cuando se respeten los ciclos naturales, entre estas fuentes de energía encontramos la energía eólica, energía solar, la energía fototérmica y fotovoltaica, la energía hidráulica, la energía geotérmica, la energía maremotriz y la energía de la biomasa. La bioenergía es la energía que se obtiene de la biomasa y se presenta con una gran variedad de formas. Puede obtenerse a partir de los biocombustibles sólidos como la leña, el carbón vegetal o los residuos agrícolas (que pueden quemarse directamente o gasificarse para producir calor y electricidad), los cultivos energéticos (como la caña de azúcar o plantas oleaginosas, de las que se extraen combustibles líquidos como el bioetanol y el biodiesel), y los residuos municipales y el estiércol (de los que pueden obtenerse combustibles gaseosos como el biogás). La producción sustentable de biomasa brinda numerosos servicios ambientales, de tipo local y global, incluyendo el control de la erosión del suelo, la regulación del ciclo hidrológico y la protección de las áreas de hábitat silvestre. Por ejemplo si las plantaciones energéticas se establecen en tierras degradadas, es posible rehabilitarlas mejorando la calidad y fertilidad del suelo. Utilizando sustentablemente, la bioenergía podemos contribuir de manera considerable a la mitigación del cambio climático, ya que no se generan emisiones netas de CO2. Así mismo, la conversión de desechos orgánicos en combustible, además de proporcionar energía, reduce los daños ambientales asociados a la inadecuada disposición (por ejemplo la contaminación del aire y el agua, aumento de plagas y enfermedades, deterioro del paisaje y calidad de vida de poblaciones humanas). El presente trabajo de tesis el cual lleva por título Estudio de la viabilidad para la conversión de biomasa en energía eléctrica en una comunidad rural e indígena: caso San Antonio Sinicahua, Oaxaca, propone la utilización de fuentes renovables de energía como la biomasa, para satisfacer necesidades primarias de energía eléctrica y térmica; y con ello ayudar al desarrollo de la comunidad y disminuir el índice de marginación. San Antonio Sinicahua es uno de los municipios con mayor marginación en el país y pertenece a los 50 Municipios con menor Índice de Desarrollo humano, de acuerdo con datos de la Secretaría de Desarrollo Social, cabe resaltar que existe una profunda desigualdad entre los estados de México, sobre todo en los más pobres, tanto en educación y salud que, están mutuamente correlacionadas, y se vinculan entre sí, y con la desigualdad de ingreso, de patrimonio, de protección social, así como con las diferencias de acceso a los servicios públicos y a los apoyos de gobierno. La población total que maneja el Instituto Nacional de Estadística, Geografía e Informática (INEGI) en el conteo de vivienda del 2005 acerca del Municipio de San Antonio Sinicahua es de 1298 habitantes, de los cuales la distribución por sexo es de 581 hombres mientras que mujeres es de 717, se tiene que para el 2007 existe una población aproximada de 1350 habitantes, según datos avalados por el INEGI.

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INTRODUCCIÓN

San Antonio Sinicahua se divide en siete agencias y dos barrios, para el trabajo de esta investigación se realizó un levantamiento de datos que corresponde a tres agencias de la parte norte del municipio las cuales son: San José Sinicahua, Yosocahua y San Isidro Siniyuco. Una de las principales problemáticas en las agencias del municipio de San Antonio Sinicahua se debe al alto nivel de marginación en que se encuentran, existe la falta de cumplimiento en la satisfacción de sus necesidades primarias, además hay falta de conciencia al medio ambiente debido a la explotación no adecuada de los recursos naturales. Los recursos naturales nos son aprovechados de manera eficiente, existe contaminación y por consecuencia hay un incremento en las emisiones de gas efecto invernadero por deficiencias en el uso de las reservas naturales. Una contribución a la mejora de dicha situación podría ser la siguiente: Hacer uso de la biomasa para satisfacer necesidades primarias de electricidad y agua caliente en una Agencia de la cabecera municipal de San Antonio Sinicahua, así como proporcionar y evaluar un sistema de aprovechamiento de la biomasa, desechos orgánicos y basura, para proveer y obtener recursos energéticos garantizando un desarrollo sustentable en la comunidad. Mediante esta investigación se analizará la energía de la biomasa para generar electricidad y con ello buscar que la mayoría de los habitantes de la comunidad cuenten con electricidad para iluminación en sus hogares, con algún receptáculo para pequeñas cargas para hacer operar sus electrodomésticos y agua caliente. En este proyecto de tesis se pretende aprovechar de manera eficiente el uso de la energía generada por biomasa y previniendo impactos ambientales, todo esto proponiendo un sistema de generación que resulte ser técnico, económicamente factible y sobre todo sustentable para la región. Se desarrollarán y aplicarán encuestas para conocer los recursos forestales, ganaderos, agrícolas y desechos orgánicos de la comunidad, con el fin de estimar el potencial energético de los desechos. Con esta información se estudiaran las posibles tecnologías para el aprovechamiento de la conversión de la biomasa en energía eléctrica y térmica en la Agencia perteneciente al municipio de San Antonio Sinicahua Se analizará la energía de la Biomasa para generar electricidad suficiente para cubrir las necesidades de iluminación, carga eléctrica (pequeños aparatos) y calentamiento de agua. Se propondrán y evaluarán algunos sistemas energéticos para la conversión y aprovechamiento de la biomasa para producir electricidad y calentar agua. Evaluando la viabilidad técnica y financiera de la propuesta de los sistemas para determinar la opción más viable de acuerdo con las técnicas usuales de evaluación de proyectos Al final de este proceso se tendrá la información y los datos que permitan la toma de decisión para continuar con la siguiente etapa del proyecto que será la ingeniería de detalle o proyecto ejecutivo como medios para buscar su posible implementación, vía fondo gubernamental, programas de apoyo a comunidades marginadas y apoyos internacionales, esta última tarea no contemplada en el alcance de esta tesis. Los capítulos presentados en este trabajo de tesis tienen el propósito de satisfacer el objetivo planteado de proponer y evaluar técnica, económica y ambientalmente una instalación para la conversión de la biomasa

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INTRODUCCIÓN

generada en una comunidad rural del Estado de Oaxaca en electricidad y agua caliente para su autoconsumo. Así el primer capítulo hace una introducción al tema de fuentes de energías renovables, en específico la biomasa. Primero se describen los tipos de biomasa los cuales se dividieron en residuos agrícolas, residuos forestales, residuos ganaderos y desechos orgánicos, posteriormente se menciona un panorama amplio de aplicaciones energéticas de la biomasa mencionando las ventajas y desventajas de su uso, a su vez en este capítulo también se explican los métodos de conversión de la biomasa los cuales se dividen en métodos termoquímicos y métodos biológicos, de los cuales se hace un mayor énfasis a los métodos biológicos los cuales incluyen la digestión anaerobia, el cual es un tema de gran importancia para el desarrollo de este trabajo; ya que este proceso tienen un enorme potencial para recuperar el biogás generado a partir de la biodegradación del estiércol. Además este capítulo describe el uso del biogás para generar energía eléctrica, mediante una turbina de gas o en un motor de combustión interna. En el segundo capítulo se describe la comunidad indígena de San Antonio Sinicahua, se establecen las necesidades energéticas de las agencias estudiadas, y se determina una demanda promedio de energía de la comunidad. Además este capítulo describe la estimación del potencial energético de las agencias estudiadas: San Isidro Siniyuco, San José Sinicahua y Yosocahua, las cuales se evaluaron mediante tres distintos métodos los cuales son: Método del coeficiente de rendimiento del estiércol, por el programa RETSCREEN y finalmente una metodología propuesta por la FAO, con los cuales se hizo una estimación de la cantidad de biogás que se produce mediante la digestión anaerobia y con base a la información recabada de las agencias sobre el número de ganado y especies que se tiene, el tratamiento de residuos, se elige el tipo de digestor que se empleará y se establecen sus condiciones de operación así como su ubicación y volumen. El tercer capítulo presenta el análisis de viabilidad técnica y económica, en este capítulo se describen las alternativas de aprovechamiento de la biomasa y del biogás, a su vez se describen los esquemas energéticos evaluados para una turbina y para un motor de combustión interna, finalmente se hace la evaluación económica de los sistemas de generación propuestos. Es en la parte económica donde se describe la inversión total, se estiman los beneficios proporcionados de cada alternativa y se evalúan algunos parámetros económicos importantes como son: la tas interna de retorno, el valor presente neto, periodo de recuperación y la relación costo beneficio con el fin de conocer la alternativa más rentable. El cuarto capítulo describe el impacto ambiental, como las consecuencias del efecto invernadero y el impacto que éste tiene en el cambio climático, a su vez se describe de manera amplia los mecanismos de desarrollo limpio, así como la comercialización de los bonos de carbono y el Protocolo de Kyoto. Finalmente se describe el impacto social que se tendría en la comunidad con la implementación de este proyecto de tesis.

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ÍNDICE

ÍNDICE

AGRADECIMIENTOS _____________________________________________________________________ i

OBJETIVOS _______________________________________________________________________________ v

RESUMEN________________________________________________________________________________ vi

INTRODUCCIÓN _________________________________________________________________________vii

ÍNDICE____________________________________________________________________________________ x

CAPÍTULO 1. ENERGÍA DE LA BIOMASA ________________________________________________ 1

1.1 Introducción ____________________________________________________________________________ 2

1.2 Energía renovable________________________________________________________________________ 2

1.3 Tipos de biomasa ________________________________________________________________________ 3

1.4 Aplicaciones energéticas de la biomasa _______________________________________________________ 5

1.5 Sistemas energéticos de generación de electricidad y calor _______________________________________ 11

1.6 Conclusión ____________________________________________________________________________ 20

CAPÍTULO 2. DISPONIBILIDAD DE RECURSOS, FACTORES GEOGRÁFICOS Y ENERGÉTICOS __________________________________________________________________________ 22

2.1 Introducción ___________________________________________________________________________ 23

2.2 La comunidad indígena de San Antonio Sinicahua _____________________________________________ 23

2.3 Necesidades energéticas de la Agencia ______________________________________________________ 26

2.4 Instalaciones electromecánicas_____________________________________________________________ 32

2.5 Estimación del potencial energético de la comunidad ___________________________________________ 34

2.6 Cálculo del biodigestor y su ubicación_______________________________________________________ 44

2.7 Conclusión ____________________________________________________________________________ 45

CAPÍTULO 3. ANÁLISIS DE VIABILIDAD TÉCNICA Y ECONÓMICA_____________________ 47

3.1 Introducción ___________________________________________________________________________ 48

3.2 Análisis de las alternativas de aprovechamiento de la biomasa y del biogás __________________________ 48

3.3 Selección del esquema energético y su evaluación _____________________________________________ 50

3.4 Evaluación económica ___________________________________________________________________ 58

3.5 Conclusión ____________________________________________________________________________ 66

xi

ÍNDICE

CAPÍTULO 4. CONSIDERACIONES AMBIENTALES Y SOCIALES ________________________ 67

4.1 Introducción ___________________________________________________________________________ 68

4.2 Impacto Ambiental______________________________________________________________________ 68

4.3 Efecto de invernadero____________________________________________________________________ 69

4.4 El protocolo de Kyoto ___________________________________________________________________ 72

4.5 Rezago social y marginación ______________________________________________________________ 78

4.6 Impacto social del proyecto _______________________________________________________________ 78

4.7 Conclusión ____________________________________________________________________________ 80

CONCLUSIONES _________________________________________________________________________ 82

ÍNDICE DE TABLAS______________________________________________________________________ 86

ÍNDICE DE FIGURAS Y GRÁFICAS_______________________________________________________ 87

NOMENCLATURA _______________________________________________________________________ 88

BIBLIOGRAFÍA __________________________________________________________________________ 89

ANEXOS _________________________________________________________________________________ 92

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CAPÍTULO 1. ENERGÍA DE LA BIOMASA

Capítulo 1

Comunidad de San Antonio Sinicahua, Oaxaca

Energía de la biomasa

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Capítulo 1. Energía de la biomasa

1.1 Introducción Para México, las tecnologías de energía renovable a pequeña escala representan una alternativa económica y ambiental factible para la provisión de energía a comunidades rurales remotas y para la expansión de la capacidad eléctrica instalada, ya sea por medio de sistemas aislados o por proyectos conectados a la red eléctrica. México cuenta con suficientes recursos para desarrollar sistemas hidráulicos, solares, eólicos y de biomasa, principalmente. Adicionalmente, estas tecnologías pueden disminuir la contaminación del medio ambiente, causada por las emisiones de gases de los sistemas convencionales que utilizan combustibles fósiles, como el carbón, y productos derivados del petróleo. Estos gases contribuyen al efecto invernadero y al calentamiento global de nuestro planeta. Sin embargo, existen barreras que dificultan un mayor desarrollo de este tipo de energía: la falta de conocimiento de las tecnologías y las capacidades institucional y técnica. En este capítulo se muestra una descripción detallada del aprovechamiento de la energía de la biomasa y sus diferentes formas de aprovechamiento: métodos termoquímicos y métodos biológicos.

1.2 Energía renovable Se entiende por energías renovables aquellas que se producen de forma continua y son inagotables a escala humana, siempre y cuando se respeten los ciclos naturales, entre estas fuentes de energía encontramos la energía eólica, la energía solar, la energía térmica y fotovoltaica, la energía hidráulica, la energía geotérmica, la energía maremotriz y la energía de la biomasa. Es importante mencionar que se considera a los combustibles fósiles como no renovables debido a que su formación requiere periodos de millones de años. México tiene alrededor de 12, 000 MW de capacidad instalada basada en energías renovables, distribuidas de la siguiente manera:

11, 545 MW Servicio Público (CFE y L y FC) 504 MW Cogeneración y Autoabastecimiento 18 MW Sistemas Aislados

Gráfica 1-1 Energías Renovables en México Fuente: CONAE

Por otro lado la generación, el transporte y el consumo de las energías convencionales tienen, como toda actividad humana, un impacto sobre el medio, y puede decirse que están en el origen de algunos de los

Hidráulica88.00%

Fotovoltaica0.15%

Eólica0.02%

Geotérmica8.00%

Biomasa 3.84%

Servicio Público96%

Autoabastecimiento

4%

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mayores problemas ambientales que sufre el planeta como el cambio climático y la lluvia ácida. Estos efectos existen en las energías renovables, pero son infinitamente menores y en la mayoría de los casos reversibles. Energía de la biomasa Se emplea el término “biomasa” para denominar a una fuente de energía de tipo renovable, que se basa principalmente en la utilización de materia orgánica vegetal de origen diverso como maderas de árboles de crecimiento rápido, desechos de la industria maderera, cosechas azucareras, cosechas almidonadas, cosechas aceiteras, desechos agrícolas, así mismo también se emplean desechos municipales y de la industria alimenticia, que en ocasiones pueden incluir desechos de origen animal. Y se entiende por bioenergía a la energía que se obtiene a partir de la biomasa. Su disponibilidad varía de región a región, de acuerdo con el clima, el tipo de suelo, la geografía, la densidad de la población, las actividades productivas, etc.; por eso, los correspondientes aspectos de infraestructura, manejo y recolección del material deben adaptarse a las condiciones específicas del proceso en el que se deseen explotar.

1.3 Tipos de biomasa Algunas formas de obtener la bioenergía son las siguientes: a partir de los biocombustibles sólidos como la leña, el carbón vegetal o los residuos agrícolas (que pueden quemarse directamente o gasificarse para producir calor y electricidad), los cultivos energéticos y los residuos municipales y el estiércol de los que pueden obtenerse combustibles gaseosos como el biogás.

Figura 1-1 Origen de la biomasa Fuente: Instituto para la Diversión y Ahorro de la Energía

A continuación se presenta una clasificación que permitirá diferenciar los tipos de biomasa.

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Residuos agrícolas Para esta clasificación los residuos agrícolas se dividirán en dos grupos: en primer lugar cuando se trate de excedentes agrícolas y en segundo lugar cuando se hable de cultivos energéticos. Se entiende por excedentes agrícolas todas aquellas materias primas que se encuentran en una situación cuya producción es mayor que su utilización. Su empleo como materia prima energética debe ser en momentos puntuales para remediar el problema de los excedentes, intentando que eso no se prolongue en el tiempo porque de lo contrario se tendrían problemas en la situación. Por otro lado como cultivos energéticos se entienden todas aquellas especies vegetales tradicionales con gran superficie de cultivo que se pueden desarrollar tanto para uso alimentario como energético (como la caña de azúcar y las plantas oleaginosas, de las que se extraen combustibles líquidos como el bioetanol y el biodiesel). Residuos forestales Se originan en los tratamientos y aprovechamientos de las masas vegetales, tanto para la defensa y mejora de éstas como para la obtención de materias primas para el sector forestal (madera, resinas, etc.). Los residuos generados en las operaciones de limpieza, poda, corta de los montes pueden utilizarse para usos energéticos dadas sus excelentes características como combustibles. Con la maquinaria apropiada se puede astillar o empacar para mejorar las condiciones económicas del transporte al obtener un producto más manejable y de tamaño homogéneo. En la actualidad, algunos inconvenientes asociados a estos residuos son: la dispersión, la ubicación en terrenos de difícil accesibilidad, la variedad de tamaños y composición, el aprovechamiento para otros fines (fábricas de tableros o industrias papeleras), las impurezas (piedra, arena, metales) o el elevado grado de humedad han impedido su utilización generalizada como biocombustibles sólidos. Residuos ganaderos Tradicionalmente, los residuos producidos por el ganado constituían la única fuente fertilizante de los suelos agrícolas, desafortunadamente con la aparición de los fertilizantes, los estiércoles dejan de utilizarse en gran número de cultivos, este es uno de los factores que contribuyo a la separación entre la agricultura y la ganadería. Actualmente [11], en aquellas explotaciones intensivas que no disponen terrenos suficientes, se tiende a recoger las deyecciones en diferentes tipos de depósitos y mediante tratamientos diversos, eliminarlas o llevarlas a lugares en que puedan tener alguna utilidad . La digestión anaerobia tiene potencial en el sector ganadero en cuanto a la reducción de la contaminación y de los patógenos, el control de los olores y la producción de la energía. Al tratarse de residuos de alto contenido en humedad, no es conveniente para su tratamiento utilizar procesos termoquímicos debido a su bajísimo rendimiento en este caso. Sin embargo, la tecnología de la digestión anaerobia, proceso de tipo biológico que se discutirá más adelante, presenta grandes ventajas para su aplicación a este tipo de biomasa. Desechos orgánicos Los centros urbanos generan una gran cantidad de biomasa en muchas formas, por ejemplo: residuos alimenticios, papel, cartón, madera y aguas negras. La mayoría de los países centroamericanos carecen de

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adecuados sistemas para su procesamiento, lo cual genera grandes problemas de contaminación de suelos y cuencas; sobre todo por la inadecuada disposición de la basura y por sistemas de recolección y tratamiento con costos elevados de operación. Por otro lado, la basura orgánica en descomposición produce compuestos volátiles (metano, dióxido de carbono, entre otros) que contribuyen a aumentar el efecto invernadero. Estos compuestos tienen un considerable valor energético que puede ser utilizado para la generación de energía “limpia”. En el corto y mediano plazo, la planificación urbana deberá incluir sistemas de tratamiento de desechos que disminuyan eficazmente las emanaciones nocivas de los desechos al ambiente, dándoles un valor de retorno por medio del aprovechamiento de su contenido energético, pues la mayoría de toda la basura orgánica urbana puede ser convertida en energía.

1.4 Aplicaciones energéticas de la biomasa La biomasa consiste, principalmente, en carbono y oxígeno. También contiene hidrógeno, un poco de nitrógeno, azufre, ceniza y agua, dependiendo de la humedad relativa. Cuando ésta se quema, se efectúa una reacción química que combina su carbono con oxígeno del ambiente, formándose dióxido de carbono (CO2) y combinando el hidrógeno con oxígeno para formar vapor de agua. Cuando la combustión es completa, o sea la biomasa se quema totalmente, todo el carbón se transforma en CO2. Sin embargo, los árboles y plantas que están creciendo capturan nuevamente el CO2 de la atmósfera y, al usar la biomasa en forma sostenible, en términos netos, no se agrega CO2 a la atmósfera. No obstante, cuando la combustión no es completa, se forman monóxido de carbono (CO), hidrocarburos, N2O y otros materiales. Estos sí pueden generar impactos serios en la salud de las personas, ya que también son gases de efecto invernadero, por lo que debe minimizarse su formación. Existen dos razones por las cuales la combustión de biomasa puede resultar incompleta:

Cuando la entrada de aire no es adecuada, pues no hay suficiente oxígeno disponible para transformar todo el carbono en CO2. Esto puede ser causado por el diseño inadecuado del equipo, la falta de ventilación y la sobrecarga con el combustible.

Cuando la biomasa tiene una humedad alta, o sea está demasiado mojada; entonces, la

temperatura de combustión no es suficientemente elevada como para completar las reacciones químicas.

Ahora bien al aplicar los diferentes procesos de conversión, la biomasa se puede transformar en diferentes formas de energía:

Calor y vapor: es posible generar calor y vapor mediante la combustión de biomasa o biogás. El calor puede ser el producto principal para aplicaciones en calefacción y cocción, o puede ser un subproducto para la generación de electricidad en ciclos combinados de electricidad y vapor.

Combustible gaseoso: el biogás producido en procesos de digestión anaeróbica o gasificación

puede ser usado en motores de combustión interna para generación eléctrica, para calefacción y acondicionamiento en el sector doméstico, comercial e institucional y en vehículos modificados.

Biocombustibles: la producción de biocombustibles como el etanol y el biodiesel tiene el

potencial para reemplazar cantidades significativas de combustibles fósiles en muchas aplicaciones de transporte. En México [4] ya existe la primera planta piloto con fines comerciales

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desarrollada por el Departamento de Física del Centro de Estudios de Energía del Instituto de Tecnológico de Estudios Superiores de Monterrey (ITESM), en colaboración con la empresa Grupo Energéticos. El biodiesel es elaborado con base en sebo de res, metanol y sosa cáustica (Vela, 2004). Este proyecto aprovecha desechos animales, por tanto el valor comercial del biodiesel se estima menor que el biodiesel derivado del petróleo.

Electricidad: la electricidad generada a partir de los recursos biomásicos puede ser comercializada

como “energía verde o limpia”, pues no contribuye al efecto invernadero por estar libre de emisiones de dióxido de carbono (CO2). Este tipo de energía puede ofrecer nuevas opciones al mercado, ya que su estructura de costos permitirá a los usuarios soportar mayores niveles de inversión en tecnologías eficientes, lo cual incrementará la industria bioenergética.

Cogeneración (calor y electricidad): la cogeneración se refiere a la producción simultánea de

vapor y electricidad, la cual se aplicaría en muchos procesos industriales que requieren las dos formas de energía. Por ejemplo en Ecatepec [7], Edo. de México se pretende implementar un proyecto de cogeneración con biogás en planta de tratamiento de “Conservas la Costeña”, JUMEX. Con capacidad a instalar de 1MW. Reducción estimada de 10 KTon en emisiones de CO2 equivalentes/año.

Ventajas y desventajas del uso de la biomasa

Ventajas La biomasa es una fuente renovable de energía y su uso no contribuye a acelerar el calentamiento global; reduce los niveles de CO2 y los residuos de los procesos de conversión, aumentando los contenidos de carbono de la biosfera. La captura del metano de los desechos agrícolas y los rellenos sanitarios, y la sustitución de derivados del petróleo, ayudan a mitigar el efecto invernadero y la contaminación de los acuíferos. Los combustibles biomásicos contienen niveles insignificantes de azufre y no contribuyen a las emanaciones que provocan “lluvia ácida”. La combustión de biomasa produce menos ceniza que la de carbón mineral y puede usarse como insumo orgánico en los suelos. La conversión de los residuos forestales, agrícolas y urbanos para la generación de energía reduce significativamente los problemas que trae el manejo de estos desechos. La biomasa es un recurso local que no está sujeto a las fluctuaciones de precios de la energía, provocadas por las variaciones en el mercado internacional de las importaciones de combustibles. En países en desarrollo, su uso reduciría la presión económica que impone la importación de los derivados del petróleo. El uso de los recursos de biomasa puede incentivar las economías rurales, creando más opciones de trabajo y reduciendo las presiones económicas sobre la producción agropecuaria y forestal. Las plantaciones energéticas pueden reducir la contaminación del agua y la erosión de los suelos; así como a favorecer el mantenimiento de la biodiversidad.

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Desventajas Por su naturaleza, la biomasa tiene una baja densidad relativa de energía; es decir, se requiere su disponibilidad en grandes volúmenes para producir potencia, en comparación con los combustibles fósiles, por lo que el transporte y manejo se encarecen y se reduce la producción neta de energía. La clave para este problema es ubicar el proceso de conversión cerca de las fuentes de producción de biomasa, como aserraderos, ingenios azucareros y granjas, donde los desechos de aserrío, el bagazo de caña y las excretas de animales están presentes. Su combustión incompleta produce materia orgánica, monóxido de carbono (CO) y otros gases. Si se usa combustión a altas temperaturas, también se producen óxidos de nitrógeno. A escala doméstica, el impacto de estas emanaciones sobre la salud familiar es importante. La producción y el procesamiento de la biomasa pueden requerir importantes insumos, como combustible para vehículos y fertilizantes, lo que da como resultado un balance energético reducido en el proceso de conversión. Es necesario minimizar el uso de estos insumos y maximizar los procesos de recuperación de energía. Aún no existe una plataforma económica y política generalizada para facilitar el desarrollo de las tecnologías de biomasa, en cuanto a impuestos, subsidios y políticas que cubren, por lo general, el uso de hidrocarburos. Los precios de la energía no compensan los beneficios ambientales de la biomasa o de otros recursos energéticos renovables. El potencial calórico de la biomasa es muy dependiente de las variaciones en el contenido de humedad, clima y la densidad de la materia prima. Métodos de conversión de la biomasa en energía Para poder realizar una estimación técnica y económica de un proceso de conversión de biomasa en energía, es necesario considerar ciertos parámetros y condiciones que la caracterizan para determinar el proceso de conversión más adecuado y que nos permita realizar proyecciones de los beneficios económicos y ambientales esperados. Los recursos biomásicos se presentan en diferentes estados físicos que determinan la estimación técnica y económica de los procesos de conversión energética que pueden aplicarse a cada tipo en particular. Por ejemplo, los desechos forestales indican el uso de los procesos de combustión directa o procesos termoquímicos; los residuos animales y desechos orgánicos indican el uso de procesos anaeróbicos, mismos que identificaremos como procesos bioquímicos. Métodos termoquímicos Cuando la biomasa es quemada bajo condiciones controladas, sin hacerlo completamente, su estructura se rompe en compuestos gaseosos, líquidos y sólidos que pueden ser usados como combustible para generar calor y electricidad. Dependiendo de la tecnología, el producto final es un combustible sólido, gaseoso, o combustible líquido. Los procesos termoquímicos de conversión se basan en someter los combustibles biomásicos a la acción de altas temperaturas y pueden dividirse en tres amplias categorías, dependiendo de que el calentamiento se lleve a cabo con exceso de aire (combustión), en presencia de cantidades limitadas de aire (gasificación) o en ausencia completa del mismo (pirólisis). Los materiales más idóneos para su

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conversión termoquímica son los de bajo contenido en humedad y alto en lignocelulosa, tales como madera, paja, bagazo, residuos agrícolas y cáscaras en general.

Proceso de Conversión Producto Uso Final

Combustión Directa Gases de Combustión (8000-9000 kCal/kC biomasa) Estufas, hornos, calderas

Gases Combustibles (4000-6000 kCal/m3) Hornos, calderas

Aceite Combustibles (8000-9000 kCal/Kg) Hornos, calderas, motores Pirólisis

Carbón Vegetal (8000-9000 kCal/Kg) Estufas, hornos, calderas

Gasificación Gases Combustibles (1000-2000 kCal/m3)

Hornos, calderas, motores y turbinas a gas.

Tabla 1-1 Procesos Termoquímicos de conversión de la biomasa en energía Fuente: Centro de Investigaciones en Ecosistemas, UNAM

Combustión Directa La combustión directa [18] se define como la reacción química entre un combustible y el comburente (aire) con la finalidad de producir energía calorífica. Los elementos básicos de un equipo de combustión son el horno y el quemador; la combinación de ambos proporcionan los cuatro elementos básicos de la combustión directa: mezcla íntima de combustible y comburente, admisión de cantidades suficientes de comburente para quemar por completo el combustible, temperatura suficiente para encender la mezcla de combustible y aire, y tiempo de residencia necesario para que la combustión sea completa. Gasificación La gasificación [18] es un proceso térmico que permite la conversión de un combustible sólido, tal como la biomasa en un combustible gaseoso, mediante un proceso de oxidación parcial. El gas resultante contiene monóxido de carbono (CO), dióxido de carbono (CO2), hidrógeno (H), metano (CH4), alquitrán, agua y pequeñas cantidades de hidrocarburos tales como el etano. Pirólisis El proceso de pirolisis consiste en la descomposición de la materia orgánica por la acción del calor y en ausencia de oxígeno, aproximadamente a unos 500 ºC. Se utiliza desde hace mucho tiempo para producir carbón vegetal y también conlleva a la liberación de un gas pobre, mezcla de monóxido y dióxido de carbono, de hidrógeno y de hidrocarburos ligeros. Este gas de bajo poder calorífico, puede servir para accionar motores de diesel, producir electricidad o mover vehículos. Una variante de la pirólisis, llamada pirólisis flash, llevada a 1000 ºC en menos de un segundo, tiene la ventaja de asegurar una gasificación casi total de la biomasa [11]. Métodos Biológicos Estos procesos utilizan las características bioquímicas de la biomasa y la acción metabólica de organismos microbiales para producir combustibles gaseosos y líquidos. Son más apropiados para la conversión de biomasa húmeda en comparación con los procesos termoquímicos. En la Figura 1-2, se puede observar una subdivisión de desechos orgánicos para el proceso de fermentación aerobia y el proceso de digestión anaerobia, mismos procesos que serán descritos a continuación.

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Figura 1-2 Productos finales de la descomposición de desperdicios orgánicos

Fuente: Methane Digester for Fuel Gas and Fertilizer, 1973, p.2 Fermentación Aerobia La descomposición aerobia se produce naturalmente en la descomposición de restos de los animales depositados en la tierra, hojas y ramas secas, plantas muertas y cuerpos de animales muertos. El producto de esta descomposición es el humus, un material negruzco o de color oscuro cuyos principales constituyentes de valor fertilizante son compuestos de nitrógeno, fósforo y potasio; junto con gases, amoníaco y dióxido de carbono que se arrojan a la atmósfera. La fermentación aerobia es una técnica empleada desde tiempos antiguos con azúcares, que puede utilizarse también con la celulosa y el almidón, a condición de realizar una hidrólisis previa (en medio ácido) de estas dos sustancias. Pero la destilación, que permite obtener alcohol etílico prácticamente anhidro, es una operación muy costosa en energía. En estas condiciones la transformación de la biomasa en etanol y después de la utilización de este alcohol en motores de explosión interna, tienen un balance energético global dudoso. Digestión Anaerobia La digestión anaerobia consiste en la descomposición de material orgánico por bacterias en condiciones libres de oxígeno. A pesar de que tiene lugar de modo natural en sistemas digestivos, así como en vertederos, cenagales, y tanques sépticos, el término normalmente describe una operación acelerada artificialmente en contenedores cerrados. Si bien la mayor fuente de materia prima para la digestión anaerobia consiste en estiércol animal y residuos de cultivos derivados de la producción de alimentos, el proceso puede ser utilizado para el tratamiento de un gran número de materiales biodegradables, tales como papel usado, restos alimenticios, lodo de aguas residuales, abono animal y residuos urbanos o industriales, especialmente de las industrias agroalimentarias de las cuales, debe tomarse en cuenta su contenido en sólidos y composición química. Durante la digestión anaerobia [3] se produce biogás, compuesto de metano (50% - 80%) y dióxido de carbono (20% - 50%), así como de pequeños niveles de otros gases tales como hidrógeno, monóxido de carbono, nitrógeno, oxígeno y sulfuro de hidrógeno. La cantidad de gas producido varía con el tipo y la

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cantidad de materia orgánica suministrada al digestor. Diferentes tipos de bacterias y los productos que ellas fabrican permiten distinguir cuatro fases principales:

a. Hidrólisis, en la cual las bacterias descomponen las moléculas orgánicas compuestas en azúcares, aminoácidos y ácidos grasos.

b. Acidogénesis, en la cual las bacterias fermentativas convierten a los azúcares, aminoácidos y

ácidos grasos en ácidos orgánicos, alcoholes y quetonas, acetato, dióxido de carbono, amoniaco y sulfuro de hidrógeno.

c. Acetogénesis, en la cual los productos de la acidogénesis son digeridos adicionalmente para

producir acetato, hidrógeno y dióxido de carbono.

d. Metanogénesis, la cual concierne la conversión de acetato, hidrógeno y dióxido de carbono en metano, dióxido de carbono y agua.

Estos cuatro grupos de bacterias (hidrolíticas, acetanógenas, acidógenas y metanógenas), se asocian siempre a los fermentadores metánicos.

Aprovechamiento energético del estiércol del ganado El estiércol de ganado porcino, bovino, caprino, y aves de corral, entre otros, puede aprovecharse para la producción de biogás y consecuentemente para la producción de energía eléctrica. Otra forma de aprovechamiento del biogás es por medio de la combustión del metano para obtener agua caliente o calefacción. Esta situación es la que se produce en planteles pequeños con poca cantidad de biomasa disponible. Además del biogás, el proceso de digestión anaerobia deja como residuo un lodo compuesto por el material no atacador por las bacterias y por el material digerido por éstas. Este lodo, conocido también como el efluente, constituye un fertilizante orgánico de muy buena calidad. El fertilizante obtenido en la planta de biogás tiene características superiores al abono con estiércol fresco debido a que no se pierden los nutrientes. Puede competir con los fertilizantes químicos permitiendo un ahorro en la aplicación de otros abonos convencionales, sin disminuir la productividad de los cultivos. No deja residuos tóxicos en el suelo y además aumenta la productividad en comparación con suelos no abonados. Puede ser utilizado puro o como aditivo de origen orgánico de alta calidad, o como correctivo de la acidez en los suelos. El bioabono sólido o líquido no emana malos olores a diferencia del estiércol fresco. Tampoco atrae moscas y puede aplicarse directamente a los cultivos en forma sólida o líquida, en las cantidades recomendadas. Como biofertilizante puro, presenta una concentración de nutrientes relativamente alta, y a pesar de esta característica, puede ser aplicado directamente a los cultivos. Se lo utiliza también como aditivo en la preparación de soluciones nutritivas para cultivos hidropónicos. Las ventajas de la utilización del bioabono como fertilizante son enormes, no solo por su bajo costo sino más bien por los excelentes resultados que se obtienen en la producción agrícola de todo tipo de cultivos.

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Tecnologías para el aprovechamiento del biogás El biogás también puede ser utilizado para iluminación, calefacción y como reemplazo de la gasolina o diesel de motores de combustión interna (M.C.I.) y Turbinas a gas (TG). Con respecto a los M.C.I. algunos fabricantes han utilizado el mismo diseño del motor básico para funcionamiento con gas natural y diesel. Simplemente hubo que añadir pequeñas modificaciones. Éstas se limitan principalmente al ajuste del turbocompresor, regulación de ignición y de control de gas. Debido a esto hoy en día es común quemar biogás en M.C.I. a partir de los cuales se puede producir energía eléctrica utilizando un generador. Una de las experiencias prácticas para generación de energía eléctrica con biogás [11] es el empleo de TG tanto para sistemas a gran escala como los son los ciclos combinados hasta pequeñas y modernas plantas con microturbinas de gas (200 kW y menores) pero su eficiencia eléctrica es baja de 16 -18 %.

Producción del biogás para generar energía eléctrica El biogás, que es la mezcla de gases resultantes de la descomposición de la materia orgánica realizada por la acción bacteriana en condiciones anaerobias, tiene como principales componentes el metano (CH4) y el dióxido de carbono (CO2). Cabe mencionar que la composición varía de acuerdo a la siguiente tabla:

GAS %

Metano, CH4 40-70

Dióxido de carbono, CO2 30-60

Sulfuro de Hidrógeno, H2S 0-3

Hidrógeno, H2 0-1

Tabla 1-2 Composición de biogás Fuente: Werner (1989): “Biogás plants in animal husbandry”

En México el proyecto de biogás de Nuevo León [6], representa la primera experiencia a nivel nacional, sobre el aprovechamiento del biogás emitido por la basura dispuesta en rellenos sanitarios, para la generación de 52 GWh de energía eléctrica y la mitigación de emisiones de 34 m3/min de CH4. Algunos objetivos específicos de este proyecto son demostrar esta tecnología y que sirva de modelo para reproducirlo en otras ciudades de México y América Latina. La planta fue diseñada con tecnología de punta en forma modular para facilitar su instalación, operación, mantenimiento y flexibilidad para futuros incrementos de capacidad. Comprende dos sistemas principales: el primero es una red de captación de biogás y que se ha estimado proveerá materia prima para operar la planta al menos veinte años. El segundo sistema corresponde a la central de producción de energía eléctrica compuesta por siete motogeneradores de 1.06 MW cada uno y siete transformadores de 1200 kVA.

1.5 Sistemas energéticos de generación de electricidad y calor La conversión energética de la biomasa en energía térmica y/o eléctrica se logra mediante la combustión. Este proceso de conversión es una reacción química de oxidación entre la biomasa y el comburente (aire) que produce energía calorífica. Los elementos básicos de un equipo de combustión son el horno y el quemador; la combinación de ambos proporciona los cuatro elementos básicos de la combustión: mezcla intima de combustible y comburente, admisión de cantidades suficientes de comburente para quemar por completo el combustible, temperatura suficiente para encender la mezcla de combustible y aire, y tiempo de residencia necesaria para que la combustión sea completa.

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Energía térmica El sistema mas extendido para este sistema de aprovechamiento esta basado en la combustión de biomasa sólida para producir ya sea un flujo de gases calientes, aire caliente, agua caliente o vapor de agua. Las aplicaciones más comunes son la producción de vapor de agua para diversos usos: esto puede ser en la industria forestal, la de papel, la cementera, la química u otras. En la obtención de vapor de agua, se aprovecha el calor contenido en los gases de combustión resultantes del proceso de oxidación de la biomasa mediante un sistema de transferencia de calor efectuado dentro del cuerpo de la caldera. El vapor se puede obtener a diferentes condiciones de presión y temperatura dependiendo de los usos que se le vaya a dar. La energía térmica se utiliza fundamentalmente en procesos de calefacción (usos domésticos y agropecuarios, granjas e invernaderos) e industriales. Energía eléctrica La generación eléctrica permite el aprovechamiento de biomasa, la que con su combustión genera vapor a alta presión. Éste se expande en una turbina y acciona un alternador. Las turbinas de vapor pueden ser a contrapresión, de extracción – condensación y de condensación. Cogeneración La cogeneración es la producción conjunta de energía eléctrica y de energía térmica aprovechable en forma de gases o líquidos calientes, a partir de una sola fuente energética. Para efectos legales en México, los procesos de cogeneración quedan definidos en el artículo 36, fracción II, de la Ley del Servicio Público de Energía Eléctrica. En el reglamento de la Ley mencionada en su artículo 130 puntualiza que se entiende por cogeneración a la: a. Producción de energía eléctrica conjuntamente con vapor u otro tipo de energía térmica secundaria,

o ambas. b. Producción directa o indirecta de energía eléctrica a partir de energía térmica no aprovechada en los

procesos de que se trate. c. Producción directa o indirecta de energía eléctrica utilizando combustibles producidos en los

procesos de que se trate. En los sistemas de cogeneración, la energía empleada para generar la energía eléctrica y térmica es mucho menor a la utilizada en los sistemas convencionales de generación de energía eléctrica y térmica por separado, es decir, que de un 100% de energía contenida en el combustible, en una termoeléctrica convencional sólo 33% se convierte en energía eléctrica, el resto, se pierde a través del condensador, los gases de escape, las pérdidas mecánicas y las pérdidas eléctricas por transformación y transmisión. En los sistemas de cogeneración se llega a aprovechar hasta un 71.5% de la energía contenida en el combustible para la generación de energía eléctrica y calor al proceso. La Secretaria de Energía determina las siguientes tecnologías de cogeneración y micro-cogeneración, clasificándolas de la siguiente manera:

Cogeneración Micro-cogeneración Turbinas a gas (1.5 – 20 MW) Microturbinas (30 – 200 kW) Turbinas a vapor (1.5 – 40 MW) Celdas de combustible (10 – 200 kW) Motores reciprocantes ( 0.5 – 20 MW) Motores reciprocantes (15 – 500 kW)

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En términos generales, los beneficios potenciales de la cogeneración son ampliamente reconocidos. Estos se pueden enfocar desde el punto de vista de los interesas nacionales como los intereses propios: a. Ahorros de energía primaria: incrementando la capacidad de cogeneración en la industria, puede

ayudar a reducir el consumo de combustibles que actualmente se usan en las plantas de generación de potencia.

b. Incremento de la eficiencia de distribución: las pérdidas por transformación y distribución disminuyen al tener a los sistemas generadores ubicados en los centros de consumo.

c. Difiere las inversiones requeridas en ampliar la capacidad instalada en el país. d. Con los sistemas de cogeneración industrial se disminuye el crecimiento de la demanda, por lo que el

crecimiento de la oferta se puede realizar más lentamente, lo que implica disminuir la velocidad de construcción de nuevas plantas generadoras.

e. Reduce emisiones globales: al disminuir globalmente el uso de energía primaria, produce que las emisiones derivadas de la combustión de combustibles fósiles disminuya.

f. Reducción de los costos de energía: al utilizar el calor para la generación de potencia, los costos de la compra de energía eléctrica disminuyen considerablemente. Se ha estimado que la reducción en la facturación energética total puede alcanzar hasta un 50%.

g. Más confiabilidad en el suministro de energía: generando su propia energía, en su propia planta, le da más confiabilidad y autosuficiencia a su suministro de energía.

h. Mejora en la calidad de la energía suministrada: se puede corregir inmediatamente cualquier desviación, fuera de lo normal, del voltaje o la frecuencia.

A pesar de las grandes y muchas ventajas que tiene la utilización de la cogeneración, existen una serie de inconvenientes que se necesitan tomar en consideración antes de decidir la realización de un proyecto en específico. Los principales de estos son: a. Los sistemas de cogeneración requieren de una inversión substancial, que muchas compañías no

están en disposición de invertir por tratarse de un proyecto que no incrementa su capacidad de producción, aunque sea altamente favorable.

b. Los sistemas de cogeneración pueden llegar a ser complejos en su diseño, instalación y operación. c. En algunos proyectos su economía puede ser muy sensible a los costos de energía eléctrica y de los

combustibles, los cuales son impredecibles, aunque la tendencia normal es hacia el alza, por lo menos en el mediano plazo.

Conceptos básicos

Electricidad La electricidad [12] es un conjunto de fenómenos físicos referentes a los efectos producidos por las cargas eléctricas, tanto en reposo como en movimiento. Le electricidad se puede definir como el movimiento de cargas eléctricas llamadas electrones. Este rubro incluye la energía eléctrica generada por el Sistema Eléctrico Nacional (SEN) y los Productores Independientes de Energía (PIE). Corriente Eléctrica La corriente eléctrica es el flujo continuo y controlado de electrones en un circuito eléctrico. La corriente eléctrica generalmente es clasificada en dos tipos: Corriente Directa y Corriente Alterna [13].

Corriente Directa. La corriente directa (CD), también conocida como corriente continua, siempre fluye en la misma dirección. Los electrones fluyen en una sola dirección pues la polaridad del

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voltaje o de la fuente de la FEM es la misma; una de las terminales o polos de la batería es siempre positivo y el otro negativo [13].

Corriente Alterna. Una fuente de corriente alterna produce un voltaje que generalmente se va

alternando, aumentando desde cero hasta un máximo positivo y decreciendo desde este máximo hasta cero, para volver a aumentar hasta un valor máximo negativo y decrecer hasta llegar nuevamente a cero, a esta variación completa se le llama ciclo. La corriente alterna (CA) es un tipo de corriente cuya polaridad se invierte periódicamente [13].

Figura 1-3 Representación gráfica de la Corriente Directa y Corriente Alterna

Fuente: Manual de Técnico de Instalaciones Eléctricas baja tensión, CONDUMEX Energía La energía es la capacidad potencial que tienen los cuerpos para producir trabajo o calor, y se manifiesta mediante un cambio [10]. Fuentes de energía Las fuentes de energía son aquellas que producen energía útil directamente o por medio de una transformación y se clasifican en primarias y secundarias [12].

Energía Primaria Corresponde a las distintas fuentes de energía tal y como se obtienen de la naturaleza, ya sea en forma directa o después de un proceso de extracción. Los recursos energéticos se usan como insumo para obtener productos secundarios o se consumen en forma directa, como es el caso de la leña, el bagazo de caña y una parte del gas natural no asociado. Dentro de las energías primarias, tenemos: carbón mineral, petróleo crudo, condensados, gas natural, nucleoenergía, hidroenergía, geoenergía, energía eólica, bagazo de caña y leña [12]. Energía Secundaria Son energéticos derivados de las fuentes primarias y se obtienen en los centros de transformación, con características especificas para su consumo final. Estos productos son coque de carbón, coque de petróleo, gas licuado de petróleo, gasolinas y naftas, querosenos, diesel, combustóleo, productos no energéticos, gas seco y electricidad [12].

+V

Tiempo

Corriente Directa

Mag

nitu

d de

Vol

taje

0

+ V

T iem po

C orrien te A lte rna

-V

0

+V

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Eficiencia La eficiencia E, de una máquina se define como la relación del trabajo de salida entre el trabajo de entrada [10].

entrada de Trabajosalida de TrabajoE = Ecuación 1-1

Calidad de la energía El suministro de energía eléctrica debe realizarse con una calidad adecuada para que los aparatos que utilizan la energía eléctrica funcionen correctamente. La calidad del suministro de energía eléctrica queda definida por los siguientes tres factores: continuidad en el servicio, regulación del voltaje y control de frecuencia. Elementos que componen la calidad en la energía:

Magnitud de la tensión Magnitud de la corriente Frecuencia Tiempo de interrupción de la energía Transitorios en voltaje Contenido armónico

a) Continuidad del servicio

En la actualidad la energía eléctrica ha adquirido tal importancia que una interrupción de suministro causa trastornos y pérdidas económicas insoportables. Para asegurar la continuidad en el suministro deben tomarse las disposiciones necesarias para hacer frente a una falla en algún elemento del sistema. A continuación se mencionan [19] las principales disposiciones:

i) Disponer de la reserva de generación adecuada para hacer frente a la posible salida de servicio o indisponibilidad, de cierta capacidad de generación.

ii) Disponer de un sistema de protección automático que permita eliminar con la rapidez necesaria cualquier elemento del sistema que ha sufrido una avería.

iii) Diseñar el sistema de manera que la falla y desconexión de un elemento tenga la menor repercusión posible sobre el resto del sistema.

iv) Disponer de los circuitos de alimentación de emergencia para hacer frente a una falla en la alimentación normal.

v) Disponer de los medios para un restablecimiento rápido del servicio, disminuyendo así la duración de las interrupciones, cuando éstas no han podido ser evitadas.

Problemas de la calidad de la energía

-Operación errática de equipo -Calentamiento de conductores de fase y neutros, así como en equipos -Subidas y bajadas de voltaje -Fallas prematuras de equipos -Disparos de interruptores -Interrupción del proceso de producción

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b) Regulación del voltaje La mayoría de los aparatos que funcionan con energía eléctrica están diseñados para operar a un voltaje determinado y su funcionamiento será satisfactorio siempre y cuando el voltaje no varíe más allá de ciertos límites. Una variación de ±5% del voltaje en los puntos de utilización, con respecto al voltaje nominal, se considera satisfactoria; una variación de ±10% se considera tolerable.

c) Control de la frecuencia Los sistemas de energía eléctrica funcionan a una frecuencia determinada, dentro de cierta tolerancia. No se ha llegado a una normalización internacional; los países de Europa, la mayor parte de los de Asia y África y algunos de Sudamérica han adoptado una frecuencia de 50 Hz. En Estados Unidos y otros países del continente americano, los sistemas eléctricos funcionan a 60 Hz. En algunos países, como Japón, coexisten todavía sistemas de 50 y 60 Hz. En México, donde se daba esa misma circunstancia, se termino en la unificación de frecuencia de todos los sistemas de energía eléctrica a 60 Hz en 1976. Armónicas Se refiere a las frecuencias enteras o múltiplos de números enteros de frecuencias fundamentales. En los sistemas la frecuencia fundamental se combina con ondas sinusoidales armónicas formando ondas distorsionadas repetitivas no sinusoidales. En los sistemas de potencia los voltajes o corrientes armónicos son múltiplos de la fundamental estando presentes en la forma de onda distorsionada creada por cargas no lineales. Cada armónica tiene: nombre , frecuencia Secuencia y no se generan armónicas de números pares debido a que no hay componente de CD ya que la forma de onda positiva y negativa son iguales. El resto de las armónicas ocurren en 3 secuencias:

• En términos de los efectos de su rotación de favor • Armónicas de sec + y fundamentales giran en sentido directo en un motor hacen que rote hacia

adelante. • Armónicas de sec – cancelan el campo magnético de la fundamental gira en sentido reverso. • Sec 0 conocidas como secuencias triples no rotan, ellas se unen a la corriente que circula por el

neutro en un sistema 3F 4H. • La mayoría de las armónicas en el neutro se deben a la 3ª armónica. • Los efectos de las armónicas que se encuentran en los equipos de distribución se deben a las

cargas que alimentan monofásicas y trifásicas. Armónicas de cargas monofásicas no lineales por tomas de corriente producen calentamiento en neutros y barras colectoras provocando en los centros de carga los disparos de interruptores ya se por calentamiento o por frecuencias superiores a 60 Hz. Peligro en el neutro al disminuirlo de sección por sobrecalentamiento por que no lleva interruptor que limiten la corriente. Corrientes altas en el neutro pueden producir caídas de voltaje más altas de lo normal. Ubicación de los problemas de armónicas:

1. Ubicar cargas no lineales: computadoras, impresoras, balastros electrónicos de iluminación,

dimmers, motores de velocidad variable y controles de calefacción de estado sólido.

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2. Ubicar transformadores que alimentan cargas no lineales y ver si están sobrecalentados. Medir corriente en fases y neutro del secundario del transformador con un instrumento que mida rms verdadero comparar corriente en el neutro con la corriente estimada de desequilibrio. Si la corriente es alta probablemente las armónicas de frecuencia triple estén presentes.

3. Medir la frecuencia del neutro si = 180 Hz implica 3ª armónica 4. Comparar corrientes de fase con la corriente de kVA de placa. La corriente mayor de cualquiera

de las fases que no debe superar el valor calculado. 5. Analizar los circuitos derivados que alimentan las cargas no lineales. Medir la corriente de cada

neutro derivado y comparar con el valor nominal para el tipo del cable utilizado. 6. Verificar barra colectora observar si hay decoloración o calentamiento

Medidas para reducir la presencia de armónicas en las instalaciones:

• Determinar con las cargas de corriente para equipos conocidos con un medidor rms verdadero y proyectar con éstas.

• Reducir el número de receptáculos por circuito. • Poner neutros sobredimensionados. • Conductores de alimentación. • Centros de carga sobredimensionados o centros de carga para cargas no lineales. • Interruptores diseñados para armónicas. • Transformadores diseñados para armónicas con un factor k apropiado para la carga. • No conectar en circuitos derivados de cargas no lineales los motores de inducción trifásicos.

Posibles soluciones para centros de carga de tomacorriente afectados por armónicas:

1. Balancear carga. 2. Redistribuir carga. 3. Poner filtros de armónicas de secuencia cero. 4. Sobredimensionar neutro. 5. Reemplazar tablero por uno para cargas no lineales.

Potencia La potencia [10], es la rapidez con la que se realiza el trabajo.

WsJ

tTrabajo

P === Ecuación 1-2

La unidad para potencia es el Watt (W). Este es definido como 1 joule por segundo (“J/s”). Otra unidad que se usa frecuentemente es el caballo de fuerza (HP). Un Joule y un Watt son medidas muy pequeñas comparadas con las cantidades transformadas en la mayoría de las aplicaciones energéticas. Por eso, se usan múltiplos de 1,000; por ejemplo, 1,000 watts es equivalente a 1 kilowatt o 1 kW.

Factor de Potencia

El coseno del ángulo de fase θ, entre el voltaje y la corriente, se llama factor de potencia. Se dice que un circuito inductivo tiene un factor de potencia en atraso y en un circuito capacitivo lo tiene en adelanto. En otras palabras, los términos factor de potencia en atraso y factor de potencia en adelanto indican si la corriente atrasa o adelanta el voltaje aplicado, respectivamente.

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Tecnologías de generación En México, el aprovechamiento de la biomasa mediante procesos de combustión se limita al empleo del bagazo de caña en ingenios azucareros y para producir vapor en la industria de aserrío. Existe alguna experiencia en la utilización de calderas para producción de electricidad mediante el uso de residuos forestales, principalmente en los estados de Durango y Chihuahua [6]. Se pueden distinguir varios tipos de calderas para la combustión de biomasa. Las más empleadas son las de tipo pirotubulares o acuotubulares, con parrillas fijas o móviles, para la quema de combustible en pilas (generalmente residuos de madera o bagazo de caña). En la tabla 1-3 se presentan los tipos de tecnologías empleadas en el proceso de combustión, gasificación y pirólisis.

METODOS TERMOQUÍMICOS

Proceso de Conversión Materia Prima Tecnología Capacidad Producto

obtenido

Combustión

Residuos Forestales: Leña Aserrín

Mediana Escala Calderas pirotubulares Calderas acuatubulares Calderas de lecho fluidizado Quemadores de pilas Quemadores de ciclon Quemadores de astillas Quemadores de pellets

Eléctrica 0.5 – 5 MW 5 – 12 MW 12 – 25 MW = 25 MW Térmica 450 kW 600 kW 750 kW

Energía Eléctrica Energía Eléctrica Energía Eléctrica Energía Eléctrica Energía Térmica Energía Térmica Energía Térmica

Pequeña Escala Estufas domésticas Hornos de ladrillos cerámicos.

Térmica 3 – 5 kW 5 – 15 kW

Energía Térmica Energía Térmica

Gasificación


Gran y mediana escala: Gasificador de tiro invertido Gasificador de tiro invertido

Térmica 1.4 MW 44 MW

Energía Eléctrica Energía Eléctrica

Pequeña Escala Gasificadores para camiones Gasificador de tiro invertido

Térmica 0.04 MW 0.032 MW

Combustible gas Energía Eléctrica

Pirólisis


Hornos para pirólisis con: Sistema de Torrax o Sistema de Landgar

164 MW (320,000 ton/año) 77 MW (150, 000 ton/año) 46 MW (90, 000 ton/año)

Combustible gas Combustible gas

Sistema Hidrógeno 6.4 MW (2, 790 /hm3 )

Hidrógeno

Tabla 1-3 Tipos de tecnologías en los procesos termoquímicos

Fuente: Centro de Investigaciones en Ecosistemas, UNAM

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En los procesos biológicos podemos encontrar tecnologías para la obtención de etanol, biodiesel y biogás. La tecnología empleada para la obtención de etanol corresponde a grandes plantas industriales conformadas por un gran número de equipos, entre los cuales cabe destacar los siguientes: molinos, equipos de conversión, fermentadores, equipos auxiliares, columnas de destilación, secadores y evaporadores, así como torres de enfriamiento. Las tecnologías para la producción de biodiesel se basan en la extracción del aceite contenido en las semillas vegetales como el girasol y la soya; para obtener aceite a partir del girasol, las semillas son prensadas mecánicamente y el proceso se puede complementar mediante una extracción química que emplea solventes para aumentar el rendimiento. En el caso de la soya, el aceite es separado sólo por acción de solventes. Estos aceites permiten reemplazar el gas-oil en los motores de combustión interna, de ahí su importancia energética. También es posible producir combustible para motores diesel por transesterificación de los aceites vegetales formando lo que se ha llamado biodiesel. La tecnología empleada en la obtención del biogás es la de digestores anaerobios, los que se pueden considerar como un sistema vivo donde substancias complejas son transformadas, en ausencia de aire, en nutrientes simples disponibles de asimilar por células vegetales y animales.

METODOS BIOLÓGICOS

Proceso de Conversión Materia Prima Tecnología Capacidad Producto

Obtenido

Digestión Aerobia

Aceite de Soya Aceite de girasol

Plantas basadas en aceite de soya Semi-industrial Industrial Bajo costo Industrial

287, 865 M/W (182, 500 ton/año) 5, 200 M/W (3, 300 ton/año) 34, 700 M/W (22, 000 ton/año) 34, 700 M/W (22, 000 ton/año)

Biodiesel

Recursos ricos en azúcares Recursos ricos en almidones Recursos ricos en celulosa

Proceso a partir de melazas Procesos a partir de bagazo de caña Proceso a partir de trigo Proceso a partir de maíz Proceso a partir de madera

212, 101 M/W (253.4 millones lt/año) 212, 101 M/W (253.4 millones lt/año) 167, 405 M/W (200.0 millones lt/año) No Disponible

Bioetanol

Digestión Anaerobia

Estiércol y orina Estiércol y orina Estiércol Estiércol y residuos de maíz Estiércol y residuos de alimentos

Biodigestores de geomembranas de PVC Biodigestores de polietileno de invernadero Biodigestor semi-industrial Biodigestor semi-industrial Biodigestor semi-industrial

24 m3/año 24 m3/año 24, 638 m3/año (18 MW) 53, 271 m3/año (36 MW) 72, 158 m3/año (50 MW)

Biogás Biogás Biogás Vapor Electricidad Biogás Vapor Electricidad Biogás Vapor Electricidad

Tabla 1-4 Tipos de tecnologías en los procesos biológicos Fuente: Centro de Investigaciones en Ecosistemas, UNAM

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Plantas de generación Se llama planta de generación a toda estación que transforma una energía primaria dada en otra forma de energía utilizable, eléctrica en nuestro caso, cualquiera que sea la fuente de energía primaria utilizada, la clase de equipo de transformación de energía, llamada comúnmente de generación, las características de corriente y tensión obtenidas en los circuitos de utilización, las distancias de transmisión de energía y el área que cubre el suministro [4].

Clasificación de las plantas eléctricas En el estado actual de avance de la técnica en cuanto a la forma de producción de energía eléctrica y campo de utilización de la misma, las plantas de generación se clasifican en:

a) Según la función que desempeñen dentro del Sistema Eléctrico al cual pertenecen. b) Según la clase de corriente que generan. c) Según la clase de energía primaria que transforman.

Clasificación de las plantas eléctricas

Por la función de la

planta

1. Primaria o de base2. Secundaria 3. Auxiliar

Por la clase de corriente empleada

1. De corriente directa2. De corriente alterna 3. De conversión

Por la energía primaria utilizada

1. Térmicas Gas Carbón Vapor Aceites Vapor de reactores Otros combustibles

2. Hidráulicas 3. De motor de explosión Diesel

De gasolina De mezclas y otros combustibles

Tabla 1-5 Clasificación de plantas eléctricas

Fuente: Centrales Eléctricas, Santo Potess E. (1989)

1.6 Conclusión Una de las grandes ventajas del empleo de las fuentes de energía es que son recursos abundantes y si los utilizamos de forma adecuada respetando sus ciclos naturales podemos garantizar la sustentabilidad. Por otro lado la producción y uso de la biomasa con fines energéticos puede alentar la participación de las comunidades a través de la creación de fuentes de empleo e inversión en el mercado rural. Lo cual sería un factor que podría reducir la pobreza si se aplicara en comunidades rurales marginadas. El uso de la biomasa puede producir grandes beneficios ambientales, por ejemplo: se puede evitar la erosión del suelo, puede existir una regulación del ciclo hidrológico y un mejor hábitat de la fauna silvestre. Otra ventaja del usos de la biomasa serían las plantaciones energéticas, las cuales usadas en tierras degradadas pueden rehabilitarlas logrando así una mayor fertilidad en el suelo.

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El uso de desechos orgánicos en combustible, no solo genera energía, sino también trae como consecuencia grandes beneficios tales como: reducción de daños ambientales, también contribuye a que las plagas y enfermedades no aumenten, mejora el paisaje y sobre todo la calidad de vida de los habitantes. Finalmente si utilizamos adecuadamente el uso de la bioenergía podemos contribuir a la mitigación del cambio climático actual y también se pueden captar recursos financieros mediante el Mecanismo de Desarrollo Limpio (MDL). Como se describió en este capitulo el conocimiento de las diversas fuentes de energía renovable contribuye para usar de manera eficiente el uso de la energía obtenida de éstas.

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CAPÍTULO 2. DISPONIBILIDAD DE RECURSOS, FACTORES GEOGRÁFICOS Y ENERGÉTICOS

Capítulo 2

Disponibilidad de recursos,

factores geográficos y energéticos

23

Capítulo 2. Disponibilidad de recursos, factores geográficos y energéticos

2.1 Introducción En este capítulo se describirán de forma detallada los factores geográficos con los que cuenta la comunidad de San Antonio Sinicahua, ubicada en la Mixteca Alta del Estado de Oaxaca, a su vez esta comunidad es uno de los municipios con mayor marginación en el país y forma parte de la lista de los 50 Municipios con menor Índice de Desarrollo Humano en México. Por otro lado para poder conocer los recursos energéticos con los que cuenta la comunidad, los cuales son descritos a lo largo de este capítulo; se realizo la aplicación de una encuesta, mediante un muestreo de tipo intencional o de juicio considerando la zona norte del municipio la cual incluye las agencias de Yosocahua, San Isidro Siniyuco y San José Sinicahua. Posteriormente se caracterizaron los desechos agrícolas, forestales, ganaderos y desechos orgánicos de la comunidad los cuales fueron evaluados mediante diversas metodologías como: el coeficiente de rendimiento del estiércol, un método de la FAO y finalmente con un software denominado RETSCREEN. Los cuales se describen de manera explícita en el transcurso de este capítulo. De acuerdo a estos datos se realizó una propuesta sobre la tecnología de aprovechamiento óptima, para un sistema de generación que pueda proveer tanto de electricidad como de agua caliente a la comunidad, esto para satisfacer necesidades primarias y para disminuir tanto problemas ambientales como la deforestación y problemas de salud como los causados por los gases producidos por el humo de la leña que usualmente utilizan las mujeres para la cocción de sus alimentos en esta región. La ubicación y capacidad del sistema de generación propuesto en este capítulo será el resultado de la investigación realizada, considerando la demanda de energía promedio de la comunidad y adecuándose a los insumos energéticos disponibles.

2.2 La comunidad indígena de San Antonio Sinicahua Nombre en mixteco Sinicahua Etimología Sini-cabeza, encima. Cahua-peña Cuyo significado es: “En la cima de la peña”.

Figura 2-1 Región Geográfica del Estado de Oaxaca Fuente: http://www.aoaxaca.com/mapreg.swf, consultada el 04 de marzo de 2008

Este municipio también pertenece a la gran región donde se asentó la cultura Mixteca, que abarca territorios de los estados de Puebla (Mixteca Poblana), Guerrero (Mixteca de la Costa) y Oaxaca (Mixteca Alta y Baja). En esta región es donde nació y floreció la cultura de "garra de Jaguar 8 Venado", capaz de expandir su poder a gran parte del Estado.

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Localización Las coordenadas geográficas del municipio son: 17° 09´ latitud norte y 97° 34´ longitud oeste, se encuentra a una altitud de 2,100 msnm La superficie total del municipio es de 48.5 km2, la cual representa el 0.1% de la superficie total del estado.Colinda al oriente con San Agustín Tlacotepec, al poniente con San Miguel el Grande, al norte con Magdalena Peñasco y Tlaxiaco y al sur con San Pedro Molino y San Mateo Peñasco. La cabecera municipal es San Antonio Sinicahua, este Municipio a su vez se subdivide en pequeñas localidades llamadas agencias, y otras de nivel más pequeño denominados barrios. Las localidades de mayor importancia son las siguientes: Buena Vista Agencia de policía Jayucunino Agencia de policía San Isidro Siniyuco Agencia de policía San José Sinicahua Agencia de policía La Unión Agencia de policía Yosocahua Agencia de policía Santa Cruz Agencia de policía San Isidro Centro Barrio

Figura 2-2 Agencias del Municipio de San Antonio Sinicahua Fuente: DMDRS San Antonio Sinicahua, 2006

Historia de la comunidad de San Antonio Sinicahua El municipio conocido ahora como San Antonio Sinicahua perteneció, hace más de cien años al municipio de San Mateo Peñasco (el acta constitutiva que se tiene registro en el Archivo Histórico Municipal de la H. Ciudad de Tlaxiaco es de 1843 en dicha elección quedo como presidente en la asamblea el Ciudadano Tomás de la Cruz). Este se caracterizaba por tener una abundante vegetación, rodeado de peñascos, montañas y ríos caudalosos, con rica fauna en su entorno. La comunidad habitaba en la cabecera municipal y también dispersa entre las montañas y peñasco característicos de esta región, con pendientes muy pronunciadas y de difícil acceso. La evangelización de Los dominicos en la Mixteca y a lo largo de Oaxaca dejó arraigadas costumbres que en nuestros días siguen prevaleciendo como el “tequio”1, el cual es una especie de servicio social comunitario que todos los habitantes deben realizar por solidaridad y ayuda a su comunidad sin ninguna paga. La principal actividad remunerada de todo el municipio fue y ha sido la elaboración de sombreros de palma, es un tejido artesanal que ha sido transmitido por generaciones. 1 Algunos autores mencionan que el origen del tequio se remonta a periodos antes de la conquista.

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Recursos hidrológicos, climáticos y vías de comunicación

Recursos hidrológicos El municipio de San Antonio Sinicahua pertenece a la Provincia hidrogeológica de la Sierra Madre del Sur. Esta región cubre además parte del estado de Oaxaca y abarca una gran variedad de climas. La precipitación total anual varía desde 500 mm en las zonas semiáridas, hasta 1 200 mm en la costa y 2 500 mm en las partes altas de la sierra. El relieve y la base geológica originan diversas corrientes de agua, que son torrenciales o intermitentes. La cuenca del Balsas, cuyo río tiene el mismo nombre nace en el valle de Puebla y tiene una reducida potencialidad de escurrimiento, su régimen es errático e intermitente, así como intensas avenidas en los meses de verano. Tiene una extensión de más de 8 600 km², drenada por sus afluentes, principalmente el río Mixteco, que recorre el oeste de Tlaxiaco. En este distrito nacen los ríos Cuanana y La Labor. En el municipio se localizan 4 ríos: Yutenda, Yutendijaa, Yutetoma y Jayucunino, los cuales al unirse, forman el río Tres Cabezas, esta última forma una corriente permanente y en la temporada de lluvias, obstaculiza el acceso a la cabecera municipal y algunas agencias debido a la carencia de puentes vehiculares.

Recursos climáticos Clima El clima que predomina en el municipio de San Antonio Sinicahua es Templado subhúmedo con régimen de lluvias en la estación de verano desde junio a octubre, porque en los meses más lluviosos, o sea julio y agosto, las lluvias son 10 veces más y de mayor altura que en el mes más seco (enero), que es durante el invierno. Las lluvias se presentan de manera irregular cada año, en contraste, las sequías o el exceso de lluvia con vientos o granizadas ocasionales. La precipitación media anual: 600mm a 1000 mm 2. Vías de comunicación La forma de trasladarse a la localidad de San Antonio Sinicahua, es por dos vías de acceso:

La primera es directa, desde la Ciudad de Tlaxiaco pasando por la Agencia de Ojo de Agua.

La segunda vía de acceso es de Chalcatongo, que entronca en una carretera de terracería pasando por el municipio de San Mateo Peñasco.

La mejor vía es la que atraviesa San Mateo Peñasco ya que son aproximadamente 15 minutos de terracería y lo demás de carretera federal (una hora); sin embargo, una de las limitantes en época de lluvias, es la falta de un puente que cruce el río de San Mateo que tiende a aumentar el cauce. Por otro lado, el acceso por la vía Ojo de Agua, es de una a dos horas aproximadamente de terracería y, en época de lluvias, resulta resbaloso. La cabecera, las agencias, el barrio y los parajes del municipio de San Antonio Sinicahua se comunican con una red de caminos de terracería con una longitud de 33 km, lo

2 http://mapserver.inegi.gob.mx/geografia/espanol/sintesis/oaxaca/anexocart_sige.pdf

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que, en ocasiones se encuentra limitado por las temporadas de lluvia y, como consecuencia de éstas, el crecimiento de los ríos, aunado a la falta de mantenimiento.

2.3 Necesidades energéticas de la Agencia Con base a los datos de encuestas realizadas durante las visitas realizadas a tres Agencias, San Isidro Siniyuco, San José Sinicahua y Yosocahua; pertenecientes al municipio de San Antonio Sinicahua, se obtuvo la información necesaria para poder estimar el potencial energético de la comunidad. Cabe destacar que debido a que la zona de estudio se encuentra dentro de los 50 municipios más marginados del país, de acuerdo a la lista publicada por la Secretaría de Desarrollo Social (SEDESOL), los recursos e ingresos económicos de la población son mínimos, motivo por el cual los habitantes se dedican a la agricultura y ganadería pero solo para autoconsumo. En las gráficas siguientes se estimarán los recursos totales para cada Agencia de estudio y de esta forma, de acuerdo al estudio realizado se podrá determinar la Agencia que contará con los recursos necesarios disponibles para desarrollar un sistema energético con uso de biomasa la cual será generada por dicha comunidad.

0

100

200

300

400

San Isidro Siniyuco 60 130 44 0 16 26 151

San José 82 236 203 1 32 35 190

Yosocahua 94 55 203 0 38 21 331

Vacuno y Bovino

Caprino Ovino Equino Mular Porcino Aves

Gráfica 2-1 Total de ganado por Agencia de Estudio

Fuente: Propia

En la gráfica 2-1, se puede observar que la mayor parte de ganado está representada por la cría de aves, cabras y ovejas principalmente. En el Anexo 2 se realizó el conteo total de las encuestas realizadas para cada Agencia de estudio en la comunidad de San Antonio Sinicahua y de acuerdo a este anexo tanto la Agencia de San José y Yosocahua tienen un número considerable de animales que permitirán estimar un potencial energético adecuado de acuerdo a las características del estiércol de las especies animales, datos que se muestran explícitamente en el Anexo 1. Por otro lado la gráfica 2-2, hace referencia a la agricultura evaluada por hectáreas para cada Agencia estudiada del municipio de San Antonio Sinicahua. Pero para fines prácticos de cálculos, este resultado es descartado, ya que es mínimo y despreciable; ya que debido a las constantes sequías en la comunidad el “zacate” generado por la cosechas es utilizado como alimento para el ganado. La mayor parte de la población cuenta con una letrina de tipo seca cerca de su vivienda, esto debido a la falta de drenaje en todo el municipio. Para evaluar otro tipo de factores dentro de la comunidad como higiene y salud, se pregunto a la población la frecuencia con que suelen bañarse, los resultados se muestran en la gráfica 2-3. Se puede observar que más de la mitad de la población se baña en promedio de tres a cuatro veces por semana, esto debido a la escasez de agua en la comunidad, ya que para consumo solo cuentan con dos pozos de donde extraen el agua para sus distintas actividades cotidianas.

27


0

20

40

60

80

San Isidro Siniyuco 28.75 6.5 3.75 6.25

SanJosé 68.75 4.25 3.25 1.5

Yosocahua 54.125 8.5 4.955 4.75

Maíz Frijol Alberjón Trigo

Gráfica 2-2 Total de siembra por Agencia de Estudio

Fuente: Propia

0

10

20

30

San Isidro Siniyuco 11 10 0 0

San José 5 28 1 4

Yosocahua 8 27 0 0

1 a 2 veces a la semana



Todos los dias

Gráfica 2-3 Frecuencia de Aseo semanal por Agencia de Estudio

Fuente: Propia

0

10

20

30

40

San Isidro Siniyuco 5 15 1 2 5 4 1 8

San José 5 24 0 2 3 3 0 15

Yosocahua 8 29 1 2 1 4 1 15

TV Radio Horno de MicroOndas

Plancha Refrigerador DVD Lavadora Licuadora

Gráfica 2-4 Equipo Eléctrico por Agencia de Estudio

Fuente: Propia De las Agencias encuestadas y que cuentan con suministro de energía eléctrica, en su mayoría adquieren este servicio por su propia cuenta ya que por cuestiones económicas no les alcanza para pagar el contrato

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y el servicio. Los principales aparatos eléctricos que adquieren los habitantes de la comunidad son en primera instancia radios (prevaleciendo grabadoras muy sencillas), televisores, licuadoras, refrigeradores, planchas, hornos de microondas y DVD’s, esto lo podemos apreciar en la gráfica 2-4, para cada Agencia donde se realizó en censo.

El combustible que utiliza la mayoría de la población es sin duda, la leña, ya que comprar gas resulta bastante caro y es muy difícil el traslado ya que se tiene que comprar en el distrito de Tlaxiaco y transportarlo, motivo por el cual se encarece más el combustible. La mayoría de los habitantes emplean la leña para calentar agua y cocinar sus alimentos, en la gráfica 2-5 se aprecia el nivel de consumo de leña por las tres Agencias donde se realizaron encuestas. Las principales formas de obtención de la leña son la recolección, realizada en la mayoría de las veces por mujeres y niños, y la compra.

0

10

20

30

40

San Isidro Siniyuco 21 2

San José 38 2

Yosocahua 35 4

Leña Gas

Gráfica 2-5 Combustible empleado para cocinar

Fuente: Propia En cuanto a la generación de basura dentro de la comunidad, se puede decir que es casi nula, debido a que la mayoría de los habitantes no suelen comprar productos en la tienda comunitaria o bien en el distrito de Tlaxiaco, ya que definitivamente no les alcanza y viven al día consumiendo lo que cosechan. Cabe mencionar que la poca basura que se genera se quema cerca de las viviendas y la ceniza se echa al terreno de siembra. La principal actividad remunerada de la comunidad es el tejido de sombrero de palma, pero el dinero obtenido por este artesanal trabajo es del orden de $3 por pieza.

Figura 2-3 Actividades en San Antonio Sinicahua, del lado izquierdo un hombre sembrando, en medio la forma de quemar la basura dentro de la comunidad y del lado derecho mujeres trabajando en la elaboración del sombrero de palma. Fuente: Propia

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En la comunidad de San Antonio Sinicahua debido a la escasez de recursos económicos repercute considerablemente en las necesidades energéticas de la población. A consecuencia y como se muestra en la gráfica 2-4, se distingue entre las tres agencias encuestadas, que en su mayoría las familias cuentan con radio, televisión y licuadora. En la grafica 2-6, se describe el número total de casas que cuentan con servicio de energía eléctrica para cada una de las Agencias en que se levantaron encuestas. La agencia de San Isidro Siniyuco cuenta con tan solo 21 viviendas, de las cuales el 57% no cuenta con el servicio de energía eléctrica. En la Agencia de San José el 26% de las viviendas no tienen servicio de energía eléctrica y finalmente la Agencia de Yosocahua solo muestra un 6% de las viviendas sin servicio de energía eléctrica. Por otra parte, como los recursos económicos resultan ser muy mínimos, en la comunidad dedicarse al campo resulta ser complicado por la adquisición de fertilizantes. En las encuestas y de acuerdo al censo obtenido de la cantidad de ganado por cada Agencia, se buscara la forma de aprovechar el estiércol del ganado para la producción de biogás y obtención de fertilizante. De esta forma se contribuye a la ayuda de obtención de energía eléctrica y térmica por parte del biogás; y el fertilizante para el aprovechamiento de las parcelas de cultivo. En las Agencias de San Antonio Sinicahua, como se aprecia para algunas viviendas, el suministro de energía es considerable, en especial para las Agencias de San José y Yosocahua, sin embargo debido al bajo nivel de su economía, el consumo resulta ser mínimo ya que los habitantes en su mayoría procuran solo utilizarla para iluminación y para satisfacer las necesidades alimenticias con el uso de la licuadora cuando se requiere. Para mantenerse informados y también como medio de entretenimiento recurren al uso de la televisión o algún tipo de radio. Todo esto, con la finalidad de que sus recibos por consumo de energía eléctrica sean muy bajos en precio.

0

10

20

30

40

Enérgia Eléctrica 9 28 33

Sin servicio 12 10 2

San Isidro Siniyuco San José Yosocahua

Gráfica 2-6 Agencias que cuentan con servicio de Energía Eléctrica

Fuente: Propia Estudio de demanda con base a la carga eléctrica de la comunidad La demanda eléctrica por cada Agencia de la comunidad de San Antonio Sinicahua se evalúo de acuerdo al total de viviendas por familia, con base al total de aparatos eléctricos e iluminación instalados. En la gráfica 2-4 se describe detalladamente el total de equipos eléctricos para cada Agencia de estudio. A continuación se observan los porcentajes por Agencia que cuentan con el servicio de energía eléctrica.

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San Isidro Siniyuco13%

Yosocahua47%

San José40%

Gráfica 2-7 Agencias con Energía Eléctrica

Fuente: Propia Metodología La realización del estudio de demanda eléctrica se logró a través de una encuesta estructurada en 26 preguntas que se representa en el Anexo 3, en las cuales se obtuvieron características de la demanda y recursos energéticos de la población; con la finalidad de obtener información significativa que permita la interpretación de la situación actual para poder proponer un sistema de aprovechamiento de energía que satisfaga necesidades primarias dentro de la comunidad. El universo tomado en cuenta para obtener la muestra de la aplicación de las encuestas fue la parte norte del municipio de San Antonio Sinicahua, considerando solo tres de las siete agencias existentes, las cuales fueron: Yosocahua, San José, y San Isidro Siniyuco, cada una de las agencias se estudio de forma individual. La muestra tomada es de tipo no aleatoria en primera instancia, ya que las agencias seleccionadas, fueron elegidas por un muestreo intencional o de juicio. La idea de este método es que tanto la lógica y el sentido común, pueden usarse para seleccionar una muestra que sea representativa de una población.

Figura 2-4 Levantamiento de datos en Agencias de estudio, del lado izquierdo Armando Hernández con una traductora de mixteco entrevistando a una habitante de la comunidad y del lado derecho Araceli Guadarrama aplicando una entrevista en San Isidro Siniyuco. Fuente: Propia Tipo y caracterización de los desechos agrícolas, forestales y orgánicos de la comunidad Desechos Agrícolas De acuerdo a los resultados obtenidos en las encuestas aplicadas a la comunidad de San Antonio Sinicahua, los principales productos agrícolas que se siembran son: maíz, frijol, alberjón y trigo. En

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general los habitantes de las Agencias de San Isidro Siniyuco, San José y Yosocahua en promedio siembra 1.5 hectáreas, por cada unidad de vivienda. En la gráfica 2-2 se observa claramente, que para las tres agencias, el producto alimenticio de mayor cultivo es el maíz, seguido del frijol, trigo y alberjon. Este tipo de recurso representa una fuente de combustible para la biomasa, sin embargo el nivel de producción es mínimo en la región. Su nivel de consumo es por temporada y éste varia de acuerdo al estado climatológico de la zona. El rastrojo generado, que para efectos de estudios, es el permite obtener un determinado potencial energético, es utilizado para alimentar a su ganado. Por lo tanto, se aprecia claramente que los desechos agrícolas son insuficientes para crear un sistema de generación térmico y eléctrico, a partir de éste recurso. Desechos Forestales Los principales recursos forestales con los que cuenta la comunidad son: Bosque de coníferas. Predominan los Pinus (pinar o bosque de pino) de gran amplitud, Juniperus (bosque de táscate) o Cupressus (cedral o bosque de cedro) y bosque de pino – encino (Pinus-Quercus). Presentan una amplia variedad florística en sus alrededores, entre los 1 500m y 3 000m de altitud sobre suelos de rocas ígneas o cenizas volcánicas; este tipo de vegetación es de transición entre encinares y pinares. Bosque de encino. Existe una gran variedad de especies Quercus distribuidas dentro de todo el municipio de manera muy extensa. Estas comunidades vegetales son características de algunas zonas de la Mixteca Alta. Se pueden observar en altitudes que van desde los 1 200 – 1 800 msnm. Se cuenta en las partes bajas, con vegetación de pino, cuyo tamaño de crecimiento no rebasa los diez metros, debido a que se desarrolla en suelos pedregosos, una altitud de 2000 msnm. En cuanto a los ocotes, alcanzan alturas de 10 y 15 metros, tienen mayor grosor que los de la parte baja. De este tipo de vegetación, se obtiene leña para la cocina y madera para la construcción, pero se tiene poco aprovechamiento productivo hasta ahora. En la parte alta se encuentra la vegetación de ocotes y pinos con una altura superior a los 15 metros de donde se puede obtener madera de calidad para la construcción y la fabricación de muebles, sin embargo el aprovechamiento se debe de realizar con un manejo, ya que esta zona permite la filtración de las lluvias al subsuelo. Otros árboles son: encino amarillo, encino cuchara, cazaguate, tepeguaje, guajes, jacarandas, manzanita, álamo, jarilla, madroño, tuñiñe, sabino, enebro, egresado, oyamel o bretado, crucecilla, sauce. Así mismo variedad de arbustos como huisache, grilla, chamizo apestoso, chamizo de cuete, espino de gato y demás pastizales. Residuos Orgánicos De acuerdo a los resultados obtenidos en las encuestas aplicadas a la comunidad de San Antonio Sinicahua, el ganado que predomina en la región es el siguiente: vacuno y bovino, aves, caprino, ovino, mular y porcino. La gráfica 1, muestra a detalle el total de ganado por cada una de las Agencias de estudio. Para este caso, en las agencias de estudio se decidió emplear como residuo orgánico el estiércol de ganado, el cual, sometido a un proceso de digestión anaerobia permitirá reducir el mal olor y se podrá obtener un combustible llamado biogás, además de la obtención de un lodo que puede ser empleado como fertilizante.

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La obtención de los datos para fines de cálculo se describe detalladamente en el siguiente punto a tratar, el cual es la estimación del potencial energético.

2.4 Instalaciones electromecánicas Una instalación eléctrica se refiere al conjunto de elementos que permiten transportar y distribuir la energía eléctrica desde el punto de suministro hasta los equipos que la utilizan. Entre estos elementos se incluyen: tableros, interruptores, transformadores, bancos de capacitores, dispositivos sensores, dispositivos de control local y remoto, cables, receptáculos, canalizaciones y soportes. Las instalaciones eléctricas pueden ser abiertas (conductores visibles), aparentes (en ductos o tubos), ocultas (dentro de paneles o falsos plafones), o ahogadas (en muros, techos o pisos). Una instalación eléctrica debe distribuir la energía eléctrica a los equipos conectados de una manera segura y eficiente. Además debe ser económica, flexible y de fácil acceso. Las instalaciones eléctricas en la comunidad de San Antonio Sinicahua y así como de las Agencias dependerán esencialmente de alumbrado y uso de aparatos electrodomésticos. Las instalaciones se ajustaran a la cantidad de biogás que se obtenga para el funcionamiento del sistema de generación Tipos de carga eléctrica Cuando se inicia el diseño de una instalación eléctrica, es importante que se estime la carga total de consumo, con el objeto de poder planear las áreas requeridas para la instalación. Las cargas eléctricas en una instalación se pueden clasificar en las siguientes categorías:

a) Alumbrado b) Fuerza para misceláneos, que incluye receptáculos y pequeños motores. c) Calefacción, ventilación y aire acondicionado. d) Equipo de plomería y sanitario. e) Equipo de transportación vertical (elevadores). f) Equipo de cocina. g) Equipo especial.

Diagrama de instalación eléctrica por unidad de vivienda Para este estudio se determino que por cada habitación existente, hay dos luminarias con capacidad de 100 [Watts], dos receptáculos dobles con capacidad a 15 Amperes y la suma total (medida en Watts) de los aparatos eléctricos con los que cuente cada familia. Por las características de la región, la mayoría de los habitantes tiene de una a dos habitaciones. El cálculo de la carga eléctrica se determinó de acuerdo en lo establecido en la NOM-001-SEDE-2005 Instalaciones Eléctricas (Utilización). La capacidad máxima en los receptáculos por condiciones económicas corresponderá entonces a:

P = VI = (127) (15) = 1, 905 [W] El consumo promedio de los aparatos electrodomésticos se tomó de acuerdo al Programa de Ahorro de Energía del Sector Eléctrico, conforme lo establece la Comisión Federal de Electricidad. En la siguiente tabla se especifica la potencia de los aparatos con los que cuenta principalmente la comunidad de San Antonio Sinicahua.

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Aparatos Electrodomésticos Potencia [W]

Televisión 120

Radio 40

Horno de Micro Ondas 1200

Plancha 1000

Refrigerador 500

DVD 25

Lavadora 400

Licuadora 400

Tabla 2-1 Consumo promedio de aparatos electrodomésticos

Fuente: http://www.cfe.gob.mx/es/LaEmpresa/informacionpublica/art7/inforelevpregfrec/paese/paese9/ Finalmente, los cálculos de potencia eléctrica se efectuaron para cada Agencia de estudio de acuerdo al número de viviendas existentes. Para hacer esto en forma representativa, se procederá a realizar el cálculo para una unidad de vivienda con dos habitaciones, siendo este el promedio en habitaciones de acuerdo a las encuestas realizadas.

Receptáculo Doble 15 Amperes

Apagador Sencillo

Luminaria 100 Watts

Acometida EléctricaCFE

Interruptor General

Interruptor Termomagnètico

Figura 2-5 Esquema representativo de una Unidad de vivienda en San Antonio Sinicahua

Fuente: Propia Para esta unidad de vivienda se cuenta con los siguientes aparatos electrodomésticos: | Televisión 120 [W]

Radio 40 [W] Plancha 1000 [W] DVD 25 [W]

Licuadora 400 [W] Total 1585 [W] De acuerdo a la NOM-001, para aparatos eléctricos fijos, se aplica el 75% de la carga total conectada. 1585 [W] * 0.75 = 1188.75 [W] Al resultado anterior se le agrega la potencia total de cuatro luminarias.

34


4 Luminarias = 400 [W] Finalmente la potencia total para esta unidad de vivienda sería de: Potencia Total = 1588.75 [W] En el Anexo 5, se indican los cálculos de potencia por unidad de vivienda para las Agencias de San Isidro Siniyuco, San José Sinicahua y Yosocahua. En estos datos se estima el potencial energético, medido en Watts, de la comunidad. Los resultados obtenidos al efectuar la estimación de potencia eléctrica fueron los siguientes:

Agencia de Estudio Demanda Total [kW]

San Isidro Siniyuco 22.31

San José 33.9

Yosocahua 31.45

Tabla 2-2 Demanda total en [kW] por Agencia de Estudio Fuente: Propia

Las circunstancias e inconvenientes con los que cuenta cada Agencia, son las distancias existentes entre casa y casa y el difícil acceso, ya que esto origina pérdida en la caída de tensión y aumento en el costo de la instalación. De esta forma se procedió a realizar el cálculo de potencia eléctrica para cada Agencia de estudio y cuyos resultados serán útiles más adelante, para comparar con el potencial energético que puede producirse con el tipo de biomasa que más se genere en dicha región.

2.5 Estimación del potencial energético de la comunidad En el Anexo 1, se especifican las características del estiércol para diferentes especies de ganado, en la siguiente tabla se muestra el peso promedio por especie de ganado.

Ganado Peso

promedio (Kg)

Coeficiente de

Rendimiento del Estiércol

(%)

Deyección (Kg/dia)

Densidad (Kg/m3)

Deyección (m3/dia)

Sólidos Totales

No. Animales

Kg MO Seca/día

Kg MO Humedad/dia

m3 Biogas/Kg

de MO

m3 de Biogas

Seco/día

Bovino 450 8% 36 993.14 0.0362 4.57 60 274.2 2160 0.86 235.812

Caprino 45 8% 3.6 65 0.0554 1.07 130 139.1 468 0.49 68.159

Ovino 50 8% 4 1041.2 0.0038 1 44 44 176 0.49 21.56

Mular 250 8% 20 961.1 0.0208 4.2638 16 68.2208 320 0.365 24.900592

Porcino 150 8% 12 961.1 0.0125 0.3719 26 9.6694 312 1.02 9.862788

Aves 6 8% 0.48 961.1 0.0005 0.024 151 3.624 72.48 0.56 2.02944

TOTALES 951 8% 76.08 0.12926944 11.2997 427 538.8142 3508.48 3.785 362.32382

Tabla 2-3 Potencial energético de la comunidad de San Isidro Siniyuco Fuente: Propia

35


En el siguiente ejemplo se muestra como se obtuvieron los cálculos de la tabla anterior, para obtener el volumen en m3 de Biogás Seco/día, se realizo este cálculo para cada especie de ganado en cada una de las agencias estudiadas. La metodología empleada fue la siguiente, tomando como ejemplo la Agencia de San Isidro Siniyuco.

La producción de deyección, (díakg ) por animal, se obtiene de aplicarle al peso promedio de cada especie

de animal, el coeficiente de rendimiento del estiércol, el cual es un valor aproximado del 8% por kilogramo de ganado vivo de la misma especie, en un día.

[ ] [ ] ⎥⎦⎤

⎢⎣⎡=×=díakg % estiércol del orendimient de Coef. kg Promedio PesoDeyección

[ ] ⎥⎦

⎤⎢⎣

⎡=×=díakg 36 0.8 kg 450 Deyección Bovino

La densidad ⎥⎦

⎤⎢⎣

⎡3m

kg , se obtiene del Anexo 1, de esta forma podremos obtener la deyección de cada especie

de animal en unidades de ⎥⎥⎦

⎤

⎢⎢⎣

⎡

díam3

.

La cantidad de sólidos totales por especie de animal, se obtuvieron del Anexo 1, donde se presentan las características del estiércol de las especies animales. Este dato acompañado por el número total especies de ganado, con base al censo obtenido para cada Agencia de San Antonio Sinicahua, permitirá calcular los kilogramos de materia orgánica (MO) seca al día que se encuentra presente en las deyecciones de las especies de ganado.

⎥⎦

⎤⎢⎣

⎡=×=día

seca MO kg Animales de No. Totales Sólidos seca MO

⎥⎦

⎤⎢⎣

⎡=×=día

seca MO kg 274.2 60 4.57 seca MO Bovino

⎥⎦

⎤⎢⎣

⎡=×⎥⎦

⎤⎢⎣

⎡=día

humeda MO kg Animales de No.

díakg

Deyección humeda MO

⎥⎦

⎤⎢⎣

⎡=×⎥⎦

⎤⎢⎣

⎡=día

humeda MO kg 2160 60 díakg 36 humeda MO Bovino

Finalmente la cantidad de metros cúbicos de biogás que se producen por cada kilogramo de materia

orgánica, ⎥⎥⎦

⎤

⎢⎢⎣

⎡

MO kgBiogás m3

, se obtuvieron de la tabla de producción específica de metano para diferentes tipos

de desechos, que se encuentra en el Anexo 1. Este valor, permitirá obtener la cantidad de metros cúbicos

de biogás seco que se producen al día, ⎥⎥⎦

⎤

⎢⎢⎣

⎡

díaseco Biogás m3

. De esta forma podremos calcular la cantidad de

biogás seco que produce al día cada especie de animal que se encuentra en dicha comunidad.

⎥⎥⎦

⎤

⎢⎢⎣

⎡=

⎥⎥⎦

⎤

⎢⎢⎣

⎡×⎥⎦

⎤⎢⎣

⎡=día

seco Biogás m MO kg

Biogás m día

seca MO kg seco Biogás33

⎥⎥⎦

⎤

⎢⎢⎣

⎡=

⎥⎥⎦

⎤

⎢⎢⎣

⎡×⎥⎦

⎤⎢⎣

⎡=día

seco Biogás m 235.812 MO kg

Biogás m 0.86 día

seca MO kg 274.2 seco Biogás33

Bovino

36


Para poder estimar el poder calorífico del biogás se empleo el programa Thermoflow, donde se dio la siguiente composición al biogás: 1% de H2, 3% de H2S, 41% de CO2 y 55% de CH4. Finalmente al evaluar los parámetros dados se obtiene el resultado mostrado a continuación:

Donde se obtiene que para un 55% de CH4 el Poder Calorífico Superior del biogás es el siguiente:

kgKJ18262PCSbiogás = a 25° C

Finalmente:

3biogásmMJ20.838PCS = a 25° C

Figura 2-6 Composición química de biogás registrados en el Software Thermoflow

Fuente: THERMOFLEX Version 16.0

Figura 2-7 Poder Calorífico Superior del biogás

Fuente: THERMOFLEX Version 16.0

37


De acuerdo con los datos proporcionados en el Anexo 1 y tomando como referencia los valores de producción diaria de biogás seco por cada unidad de ganado, se podrá obtener el potencial energético de cada Agencia del municipio de San Antonio Sinicahua, Oaxaca. En la siguiente tabla se hace referencia del potencial energético por cada Agencia, como se menciono anteriormente el desglose para dichos cálculos se realiza de la misma forma que el ejemplo anterior. Agencia de San Isidro Siniyuco

aprox. mMJ 20.838 biogás del CaloríficoPoder 3=

Tabla 2-4 Obtención de metros cúbicos de biogás seco al día; San Isidro Siniyuco Fuente: Propia

⎥⎦⎤

⎢⎣⎡=⎥⎦

⎤⎢⎣⎡×

⎥⎥⎦

⎤

⎢⎢⎣

⎡=

díaMJ 7550.1038

mMJ20.838

diabiogás m 362.3238 Energía 3

3

⎥⎦⎤

⎢⎣⎡=⎟

⎠⎞

⎜⎝⎛×⎟

⎠⎞

⎜⎝⎛×⎟

⎠⎞

⎜⎝⎛×⎟

⎠⎞

⎜⎝⎛=

sMJ 0.08739

s 60min 1

min 60h 1

h 24día 1

díaMJ 7550.1038 Potencia

[ ] kW 87.39 Potencia Químicos=

Agencia de San José Sinicahua


Tabla 2-5 Obtención de metros cúbicos de biogás seco al día; San José Sinicahua Fuente: Propia

⎥⎦⎤

⎢⎣⎡=⎥⎦

⎤⎢⎣⎡×

⎥⎥⎦

⎤

⎢⎢⎣

⎡=

díaMJ 12734.3688

mMJ20.838


3

⎥⎦⎤

⎢⎣⎡=⎟

⎠⎞

⎜⎝⎛×⎟

⎠⎞

⎜⎝⎛×⎟

⎠⎞

⎜⎝⎛×⎟

⎠⎞

⎜⎝⎛=

sMJ 0.1474

s 60min 1

min 60h 1

h 24día 1



Ganado m3 de Biogas Seco/día Bovino 235.812 Caprino 68.159 Ovino 21.56 Mular 24.900592 Porcino 9.862788 Aves 2.02944 Total 362.3238


38


Agencia de Yosocahua


Tabla 2-6 Obtención de metros cúbicos de biogás seco al día; Yosocahua Fuente Propia

⎥⎦⎤

⎢⎣⎡=⎥⎦

⎤⎢⎣⎡×

⎥⎥⎦

⎤

⎢⎢⎣

⎡=

díaMJ 0514.11863

mMJ20.838


3

⎥⎦⎤

⎢⎣⎡=⎟

⎠⎞

⎜⎝⎛×⎟

⎠⎞

⎜⎝⎛×⎟

⎠⎞

⎜⎝⎛×⎟

⎠⎞

⎜⎝⎛=

sMJ 0.1373

s 60min 1

min 60h 1

h 24día 1



De acuerdo a los valores obtenidos en el programa RETSCREEN, se calculó la obtención de m3 de Biogas Seco/día, de la misma manera del método anterior para poder obtener la potencia, la comparación de ambos valores en los métodos se muestra en la tabla 2-7 y el cálculo de potencia se muestra después de ésta.

Ganado

m3 de Biogás seco/día San

Isidro Siniyuco RETSCREEN

m3 de Biogas seco/día San

Isidro Siniyuco

m3 de Biogás seco/día San

José RETSCREEN

m3 de Biogas seco/día San

José

m3 de Biogás seco/día

Yosocahua RETSCREEN

m3 de Biogas seco/día

Yosocahua

Bovino 54.677 235.812 74.726 322.276 85.660 369.439

Caprino 35.101 68.159 63.721 123.735 14.849 28.837

Ovino 19.299 21.560 89.036 99.470 89.036 99.470

Mular 0.321 24.901 0.649 49.801 0.770 59.139

Porcino 10.712 9.863 14.419 13.277 8.652 7.966

Aves 6.997 2.029 8.803 2.554 15.337 4.449

TOTALES 127.11 362.32 251.35 611.11 214.30 569.30

Tabla 2-7 Obtención de metros cúbicos de biogás seco; Comparación entre RETSCREEN y método de coeficiente de rendimiento

Fuente: Propia


39


Agencia de San Isidro Siniyuco


Tabla 2-8 Obtención de metros cúbicos de biogás seco al día; San Isidro Siniyuco. Fuente: Software Retscreen

⎥⎦⎤

⎢⎣⎡=⎥⎦

⎤⎢⎣⎡×

⎥⎥⎦

⎤

⎢⎢⎣

⎡=

díaMJ .7182648

mMJ20.838


3

⎥⎦⎤

⎢⎣⎡=⎟

⎠⎞

⎜⎝⎛×⎟

⎠⎞

⎜⎝⎛×⎟

⎠⎞

⎜⎝⎛×⎟

⎠⎞

⎜⎝⎛=

sMJ 0.03065

s 60min 1

min 60h 1

h 24día 1



Agencia de San José Sinicahua


Tabla 2-9 Obtención de metros cúbicos de biogás seco al día; San José Sinicahua. Fuente: Software Retscreen

⎥⎦⎤

⎢⎣⎡=⎥⎦

⎤⎢⎣⎡×

⎥⎥⎦

⎤

⎢⎢⎣

⎡=

díaMJ .63135237

mMJ20.838


3

⎥⎦⎤

⎢⎣⎡=⎟

⎠⎞

⎜⎝⎛×⎟

⎠⎞

⎜⎝⎛×⎟

⎠⎞

⎜⎝⎛×⎟

⎠⎞

⎜⎝⎛=

sMJ 0.06062

s 60min 1

min 60h 1

h 24día 1



Ganado m3 de Biogás Seco/día Bovino 54.676 Caprino 35.101 Ovino 19.289 Mular 0.320 Porcino 10.712 Aves 6.997 Total 127.11

Ganado m3 de Biogás Seco/día Bovino 74.726 Caprino 63.720 Ovino 89.035 Mular 0.649 Porcino 14.419 Aves 8.802 Total 251.35

40




Tabla 2-10 Obtención de metros cúbicos de biogás seco al día; Yosocahua. Fuente: Software Retscreen

⎥⎦⎤

⎢⎣⎡=⎥⎦

⎤⎢⎣⎡×

⎥⎥⎦

⎤

⎢⎢⎣

⎡=

díaMJ 5834.4465

mMJ20.838


3

⎥⎦⎤

⎢⎣⎡=⎟

⎠⎞

⎜⎝⎛×⎟

⎠⎞

⎜⎝⎛×⎟

⎠⎞

⎜⎝⎛×⎟

⎠⎞

⎜⎝⎛=

sMJ 0.05168

s 60min 1

min 60h 1

h 24día 1



Reuniendo datos y realizando una metodología propuesta por la FAO, se realizaron las tablas correspondientes donde se muestra el potencial energético, medido en [kWQuímicos]. A diferencia de los métodos anteriores, en éste se obtiene de manera directa el resultado de la potencia química disponible, producto de la producción de biogás generado. Estos resultados se muestran en las tablas siguientes, para cada una de las Agencias de estudio. Finalmente los datos de la estimación del potencial energético evaluado para las agencias de San Isidro Siniyuco, San José Sinicahua y Yosocahua queda resumido en la siguiente tabla.

Método Coeficiente de Rendimiento [kWQuímicos]

RETSCREEN [kWQuímicos]

FAO [kWQuímicos]

San Isidro Siniyuco 87.39 30.65 59.96

San José Sinicahua 147.4 60.62 66.0493

Yosocahua 137.3 51.68 69.5015

Tabla 2-11 Comparación de [kWQuímicos], entre las Agencias de San Antonio Sinicahua3 Fuente: Propia

3 Para la evaluación del potencial de producción de biogás también existen otras metodologías, como por ejemplo: el modelo IPCCC (2006).


41


Simulación de datos: Cabezas de ganado con el programa RETSCREEN. Agencia de San Isidro Siniyuco

Tabla 2-12 Producción de biogás anual de San Isidro Siniyuco Fuente: Software RETSCREEN Agencia de San José Sinicahua

Tabla 2-13 Producción de biogás anual de San José Sinicahua; Software RETSCREEN Fuente: Software RETSCREEN

Biogas

Peso promedio por unidad Cantidad Material seco

Material seco - sólidos volátiles

Factor de producción de

biogasProducción de biogas - anual

Contenido de metano

Unidad kg % % m³/kg m³ %Ganado lechero 450 82 8.0% 100.0% 0.33 27,275 60%Oveja 50 203 21.5% 100.0% 1.02 32,498 64%Cabra 45 236 20.0% 100.0% 0.60 23,258 70%Cerdo 150 35 7.0% 100.0% 0.69 5,263 68%Aves de corral 6 190 32.0% 71.5% 0.54 3,213 69%Mular 250 32 8.0% 100.0% 0.37 237 60%Definido por el usuario 0Total 778 91,743 65%

Biogas





Contenido de metano


42



Tabla 2-14 Producción de biogás anual de Yosocahua Fuente: Software RETSCREEN Metodología propuesta por la FAO Agencia de San Isidro Siniyuco

Ganado Cabezas Producción de estiércol

t/año

Índice de producción

estiércol t/cabezas/año

Índice de estiércol

disponible

Estiércol disponible

t/año


t/año

Materia orgánica digerible 10% sv (0.1 t

sv/año)


500 m3 biogás/ t sv 500 m3/año

Poder del gas 65%

CH4 24.8 MJ/m3 24.8/MJ/año

Energía Química

disponible MWh/año

Potencia Química

disponible KW

Bovino 60 989.3 16.488 0.750 742.0 742.0 74.2 37098 920030.4 255.6 29.1739

Caprino 130 255.3 1.964 0.300 76.6 76.6 7.7 3830 94979.04 26.4 3.0117

Ovino 44 101.3 2.303 0.300 30.4 30.4 3.0 1520 37695.504 10.5 1.1953

Mular 16 961.1 15.3 0.650 624.7 624.7 62.5 31236 774646.6 215.2 24.5638

Porcino 26 49.2 1.891 0.850 41.8 41.8 4.2 2090 51820.964 14.4 1.6432

Aves 151 10.6 0.07 0.900 9.5 9.5 1.0 476 11796.12 3.3 0.3740

TOTAL 427 2366.768 38.016 3.75 1524.9747 1524.9747 152.4974 76248.735 1890968.628 525.2690 59.9622 Tabla 2-15 Obtención del Potencial Energético de San Isidro Siniyuco Fuente: Metodología de la FAO

Biogas





Contenido de metano


43


Agencia de San José


t/año




disponible


t/año


t/año


sv/año)



Poder del gas 65%

CH4 24.8 MJ/m3 24.8/MJ/año

Energía Química

disponible MWh/año

Potencia Química

disponible KW

Bovino 82 1352.0 16.488 0.750 1014.0 1014.0 101.4 50701 1257374.88 349.3 39.8710

Caprino 236 463.5 1.964 0.300 139.1 139.1 13.9 6953 172423.488 47.9 5.4675

Ovino 203 467.5 2.303 0.300 140.3 140.3 14.0 7013 173913.348 48.3 5.5147

Mular 32 489.6 15.3 0.650 318.2 318.2 31.8 15912 394617.6 109.6 12.5132

Porcino 35 66.2 1.891 0.850 56.3 56.3 5.6 2813 69758.99 19.4 2.2120

Aves 190 13.3 0.07 0.900 12.0 12.0 1.2 599 14842.8 4.1 0.4706

TOTAL 778 2852.114 38.016 3.75 1679.7831 1679.7831 167.9783 83989.1575 2082931.106 578.5919 66.0493 Tabla 2-16 Obtención del Potencial Energético de San José Fuente: Metodología de la FAO Agencia de Yosocahua


t/año




disponible


t/año


t/año


sv/año)



Poder del gas 65%

CH4 24.8 MJ/m3 24.8/MJ/año

Energía Química

disponible MWh/año

Potencia Química

disponible KW

Bovino 94 1549.9 16.488 0.750 1162.4 1162.4 116.2 58120 1441380.96 400.4 45.7059

Caprino 55 108.0 1.964 0.300 32.4 32.4 3.2 1620 40183.44 11.2 1.2742

Ovino 203 467.5 2.303 0.300 140.3 140.3 14.0 7013 173913.348 48.3 5.5148

Mular 38 581.4 15.3 0.650 377.9 377.9 37.8 18896 468608.4 130.2 14.8595

Porcino 21 39.7 1.891 0.850 33.8 33.8 3.4 1688 41855.394 11.6 1.3272

Aves 331 23.2 0.07 0.900 20.9 20.9 2.1 1043 25857.72 7.2 0.8199

TOTAL 742 2769.682 38.016 3.75 1767.5801 1767.5801 176.7580 88379.0025 2191799.262 608.8331 69.5015 Tabla 2-17 Obtención del Potencial Energético de Yosocahua Fuente: Metodología de la FAO

44


2.6 Cálculo del biodigestor y su ubicación Con los datos recabados de la comunidad de San José Sinicahua y de acuerdo a las condiciones de operación de los distintos tipos de digestores. Se determinará el tipo óptimo de digestor, condiciones de operación y sus dimensiones.

1. Se identifica el tipo de residuos para la digestión anaerobia, el cual es el estiércol de ganado bovino, ovino, caprino, mular, porcino y aves con un 20-40% de TS. Los cuales se diluyen en agua en un tanque de mezcla hasta tener un 11-13% de TS. Con este proceso se permite que la arena o tierra y piedras se sedimenten.

2. Se considera que para este caso el digestor más adecuado es el de tipo pistón, con agitación por

recirculación de gas a presión durante cinco horas al día. La mezcla estiércol- agua del digestor, se calienta con vapor saturado el que se hace pasar a través de un intercambiador de calor en forma de serpentín que se encuentra sumergido en está mezcla. El vapor es generado en un recuperador de calor, al aprovechar la energía de los gases producto de la combustión del sistema de generación eléctrica. Este tipo de digestor es muy comúnmente empleado en granjas que no usan lavado a presión o mucha agua para remover el estiércol, además de que son fáciles de construir.

3. Las condiciones de operación comunes de este tipo de digestor son las siguientes:

- Tiempo de retención: 15 días - Velocidad de carga: 4 kg /m3 día - Temperatura de operación: 35 ºC (Zona Mesófila) De acuerdo a datos teóricos bajo estas condiciones de operación, el biogás recuperado tendrá un poder calorífico medio de 21 980.7 kJ/ m3 que corresponde a una concentración de 65 % metano obtenido por digestión. De acuerdo a los resultados presentados por la Haunbenschild Farms (19). 4. Para obtener las dimensiones del digestor se procederá al siguiente cálculo:

V = [C * R (1+D) tF ]/(Y * d)]

Donde: C es la capacidad deseada en biogás por día R es la relación estiércol húmedo/estiércol seco, comúnmente 5 D es el peso de agua añadida a cada unidad de peso de estiércol tF es el tiempo de fermentación en días Y es el gas producido por unidad de peso de estiércol seco d es la densidad de la mezcla estiércol-agua El volumen del digestor V es proporcional a la relación tF/Y, por lo que un aumento en la temperatura de fermentación, dentro de cierto rango, aumenta el rendimiento del gas Y, permitiendo reducir el tiempo de retención tF o disminuir V. Para nuestro caso, si C=611.1128 m3/día, R=4, D=1; tF=15 días, Y=0,12926944 m3/kg, d=830.44 kg/m3, el volumen del digestor sería 424.22 m3. Sin embargo, suele ser sobredimensionado en un 40% y el volumen final es 273.24 m3. Estos cálculos se adjuntan en el Anexo 4.

45


Características del digestor:

Volumen: 273 m3

Dimensiones:

Longitud (L): 13.13 m Ancho (A): 5.2 m Profundidad: 4 m (por debajo del nivel de piso terminado)

El material de las paredes del digestor se propone sean de hormigón armado de aproximadamente 30.5 cm de espesor, aisladas con espuma de poliuretano y la cubierta flexible de éste también, es poliuretano con un espesor de 2.5 cm. (El espesor de las paredes del digestor se estableció de acuerdo con las recomendaciones hechas por la Academia de Control para la Contaminación de Minnesota, (19)). Ya que se determinó la cantidad de biogás recuperado y la energía proporcionada por éste, se tiene que evaluar el sistema de generación eléctrica que satisfaga la demanda de la comunidad, además también se contempla la posibilidad de proporcionar agua caliente, ya que se propondrá la creación de unos baños comunitarios que cuenten con dicho servicio.

2.7 Conclusión De acuerdo a los resultados obtenidos en el presente capítulo se puede describir que la comunidad de San Antonio Sinicahua se encuentra a una altitud de 2100 msnm, y sus coordenadas geográficas son: 17º 09´ latitud norte y 97º 34´ longitud oeste. El clima predominante del municipio es templado subhúmedo con lluvias en verano. El municipio es muy marginado, las principales actividades de los habitantes son la agricultura y la ganadería, pero solo para autoconsumo. Otra actividad por la que reciben alguna percepción económica es el tejido de sombrero de palma pero es muy mal pagado, la paga es de tan solo $3 por sombrero. La mayoría de las familias cuentan con aparatos eléctricos como radios muy sencillos, televisores y licuadoras básicamente. El combustible que se emplea principalmente en el municipio es la leña, ya que resulta más barato. En cuanto al suministro de energía eléctrica se puede apreciar que en Yosocahua se abastece al 47% de los habitantes, en San José al 40% y en San Isidro Siniyuco solo al 13%. Por otro lado para obtener un dato aproximado de demanda total en kW por agencias se propuso un esquema representativo de una unidad de vivienda para realizar el cálculo de consumo eléctrico por familia. Los datos obtenidos fueron los siguientes: San Isidro tiene una demanda de 22.31 kW, San José Sinicahua 33.9 kW y finalmente Yosocahua 31.45 kW. De a cuerdo a los valores obtenidos de la encuesta aplicada a la comunidad, se realizaron los cálculos a partir de un análisis en un proceso de digestión anaerobia, teniendo como base los residuos orgánicos de la comunidad; para este caso en especifico el estiércol de ganado. Al realizar la estimación del potencial energético por agencia se obtuvo una potencia de 87.39 kWQuímicos para San Isidro Siniyuco, para San José Sinicahua una potencia de 147.4 kWQuímicos y finalmente para Yosocahua el valor obtenido fue de: 137.3 kWQuímicos. Los resultados anteriores partiendo de un Poder

46


Calorífico del biogás de: 20.838 MJ/ m3 y obtenidos a partir del método de coeficiente de rendimiento del estiércol. Para el método de RETSCREEN se obtuvieron los siguientes valores: una potencia de 30.65 kWQuímicos para San Isidro Siniyuco, para San José Sinicahua una potencia de 60.62 kWQuímicos y finalmente para Yosocahua el valor obtenido fue de: 51.68 kWQuímicos Y por el método de la FAO: una potencia de 59.96 kWQuímicos para San Isidro Siniyuco, para San José Sinicahua una potencia de 66.04 kWQuímicos y finalmente para Yosocahua el valor obtenido fue de: 69.50 kWQuímicos Como se puede apreciar existen grandes variaciones entre los distintos escenarios pero para fines teóricos todos son válidos y para no causar falsas expectativas se decidió optar por el método de simulación del software RETSCREEN. Finalmente con estos datos se decidió que la agencia que cuenta con las mejores características para la instalación del sistema de generación es la de San José Sinicahua debido al potencial energético con el que cuenta y también se puede accesar de manera más sencilla a dicha zona. El digestor adecuado para este trabajo es el de tipo pistón con agitación por recirculación de gas a presión durante cinco horas al día, y finalmente de acuerdo a los datos obtenidos en el punto 2.6 el volumen final del digestor es de 273.24 m3 con las siguientes dimensiones: Longitud de 13.13 m, Ancho de 5.2 m y una profundidad de 4 m.

47

CAPÍTULO 3. ANÁLISIS DE VIABILIDAD TÉCNICA Y ECONÓMICA

Capítulo 3

Análisis de viabilidad técnica y económica

48

Capítulo 3. Análisis de viabilidad técnica y económica

3.1 Introducción Los factores más importantes que influirán en la selección del esquema de cogeneración y su evaluación preliminar serán: Tipo de combustible Cantidad Inversión Protección ambiental Disponibilidad tecnológica Como el objetivo de esta tesis es analizar la viabilidad para la conversión de energía eléctrica y térmica de una comunidad rural, se debe realizar un estudio que determine si el proyecto es técnica y económicamente factible, para ello es importante dimensionar, diseñar y comparar la eficiencia operativa de los sistemas de generación propuestos, en este caso debemos evaluar tanto la generación mediante un motor de combustión interna como la generación mediante una turbina de gas. Para dicho sistema de generación se pretende emplear biogás como combustible, este biogás se pretende recuperar mediante el proceso de digestión anaerobia. La capacidad de los equipos tanto del M.C.I. como la T.G. se eligirá de acuerdo a la demanda de energía promedio de la comunidad de San José Sinicahua. Para incrementar la eficiencia del sistema se pretende recuperar el calor y este utilizarlo para calentar agua, que pueda servir a los habitantes para bañarse. Como se puede apreciar este proyecto al obtener tanto energía eléctrica como térmica se convierte en proceso de cogeneración. Al final de este capítulo podremos tener las herramientas necesarias para proponer el sistema más eficiente y que represente la mejor opción desde el punto de vista tanto técnico como económico.

3.2 Análisis de las alternativas de aprovechamiento de la biomasa y del biogás Para alcanzar los objetivos de un sistema de generación que sea técnica y económicamente factible, y pueda cubrir los requerimientos energéticos de la Agencia de San José Sinicahua, es necesario dimensionar, diseñar y comparar la eficiencia operativa del sistema de generación. La propuesta es emplear biogás como combustible, se pretende que este biogás sea recuperado mediante el proceso de digestión anaerobia del estiércol de los animales existentes en la agencia, para la cual se estimo la cantidad diaria de estiércol producido y por lo tanto la cantidad de biogás seco que puede recuperarse. Posteriormente se elige el biodigestor apropiado y su dimensionamiento de acuerdo a sus condiciones de operación. Además se plantea que para este sistema de generación a base de biogás se tiene la posibilidad de quemar el gas recuperado ya sea en una turbina de gas o en un motor de combustión interna para determinar cual de los ciclos representa la mayor eficiencia. La capacidad de estos equipos se considerará de acuerdo a la demanda promedio de energía de la comunidad. En ambos casos se pretende, aprovechar los gases del producto de combustión de los equipos para generar vapor en un recuperador de calor, y éste utilizarlo para calentar agua para los baños propuestos comunitarios, de esta forma este proyecto de generación de energía se transforma en un proceso de

49


cogeneración, ya que obtendremos de la misma manera energía eléctrica y energía térmica, lo que hará que la eficiencia del proyecto se incremente. En la imagen siguiente, se muestra un esquema representativo, donde se indica el recurso o materia prima que permitirá obtener el biogás necesario para la obtención de un sistema eléctrico y térmico. Por otra parte, el residuo sólido generado en el contenedor, técnicamente llamado biodigestor; recibe el nombre de bioabono, el cual puede ser utilizado como fertilizante para los periodos de cultivo.

Figura 3-1 Aprovechamiento de la biomasa y del biogás Fuente: Propia

En la práctica la mayoría de los casos el biogás ha sido empleado para cocinar por combustión directa en estufas. Pero otra de las aplicaciones como se ha mencionado anteriormente son la iluminación, calefacción y como reemplazo de la gasolina o diesel en motores de combustión interna (MCI) y turbinas a gas (TG). • El biogás como combustible en motogeneradores:

– Motores con combustible dual – Motores especiales para biogás (incluyen el pretratamiento del gas)

• Generadores a Gas

– Son versátiles para funcionar con biogás y otras gases alternativos (al funcionar con biogás se pierde un 10% de potencia en el motor, lo que conlleva el mismo nivel de pérdidas en la generación de electricidad)

50


– Motores Diesel adaptados para funcionar con biogás Con respecto a los MCI algunos fabricantes utilizan el diseño del motor básico para el funcionamiento con gas natural y diesel, solo le implementaron los dispositivos para adaptar los motores para la utilización de biogás: Filtro para la captación del sulfuro de hidrógeno en el biogás, Sistema de encendido electrónico, Sistema de tratamiento de gases de escape, Control de combustión y Mezclador de Aire-Biogás.

Figura 3-2 Motor de Combustión Interna y Generador para motor con biogás Fuente: www.capstone.com

Otra de las aplicaciones en la generación de energía eléctrica con biogás es el empleo de TG que son las máquinas motrices de combustión más fiables. Sus aplicaciones en el campo aeronáutico e industrial son ampliamente conocidas. El concepto de microturbina es el mismo que el de la turbina de gas convencional pero de un tamaño muy reducido. Su potencia eléctrica para el uso con biogás va desde los 200 kW a menor escala.

Figura 3-3 Microturbina Capstone

Fuente: www.capstone.com

3.3 Selección del esquema energético y su evaluación De acuerdo a los datos obtenidos en el punto 2.5 se procederá a evaluar la potencia eléctrica que se generará para cada agencia. Los resultados son los siguientes para el método de coeficiente de rendimiento del estiércol:

Generador con motor diesel adaptado

Generador para motor con biogás

51


Agencia de San Isidro Siniyuco Se evaluó para grupos electrógenos de eficiencias de 29% para un M.C.I. y 26% para una T.G. obteniéndose los siguientes resultados.

Para una eficiencia del 29% se tiene que:

[ ] 0.29 kW 87.39 Potencia Químicos ×=

Finalmente:

[ ]ekW 25.34 Potencia =



Finalmente

[ ]ekW 22.72 Potencia = Agencia de San José Sinicahua


[ ] 0.29 kW 147.4 Potencia Químicos ×= Finalmente:



[ ] 0.26 kW 147.4 Potencia Químicos ×= Finalmente

[ ]ekW 38.32 Potencia = Agencia de Yosocahua




52




[ ]ekW 35.69 Potencia = Resultados obtenidos considerando un grupo electrógeno cuya eficiencia es de 29% y 26%.

Agencia de Estudio Volumen [m3 de Biogás Seco/día]

Potencia [kWe] Eficiencia 29%

Potencia [kWe] Eficiencia 26%

San Isidro Siniyuco 362.3238 25.34 22.72

San José Sinicahua 611.1128 42.74 38.32

Yosocahua 569.2989 39.81 35.69 Tabla 3-1 Estimación del potencial energético de las Agencias de Estudio

Fuente: Propia Por otro lado la evaluación de los resultados por agencia mediante el método de la simulación del software RETSCREEN son los siguientes: Agencia de San Isidro Siniyuco Se evaluó para grupos electrógenos de eficiencias de 29% para un M.C.I. y 26% para una T.G. obteniéndose los siguientes resultados.



[ ]ekW 8.89 Potencia = Para una eficiencia del 26% se tiene que:


Finalmente

[ ]ekW 7.969 Potencia = Agencia de San José Sinicahua Para una eficiencia del 29% se tiene que:


53


Finalmente:




[ ]ekW 15.76 Potencia = Agencia de Yosocahua Para una eficiencia del 29% se tiene que:


Finalmente:

[ ]ekW 14.98 Potencia = Para una eficiencia del 26% se tiene que:


Finalmente

[ ]ekW 13.43 Potencia = Por otro lado la evaluación de los resultados por agencia mediante el método de la FAO son los siguientes: Agencia de San Isidro Siniyuco Se evaluó para grupos electrógenos de eficiencias de 29% para un M.C.I. y 26% para una T.G. obteniéndose los siguientes resultados.



Finalmente:




54


Finalmente


Agencia de San José Para una eficiencia del 29% se tiene que:


Finalmente:




[ ]ekW 17.17 Potencia = Agencia de Yosocahua Para una eficiencia del 29% se tiene que:


Finalmente:




[ ]ekW 18.07 Potencia = En la tabla 3-2 se representa el potencial de generación eléctrico obtenido a partir de los escenarios descritos anteriormente. Los cuales se evaluaron a partir del biogás. De la gráfica 3-1 se puede observar que existen grandes variaciones entre los distintos escenarios pero todos son válidos para fines teóricos, debido a esto y para no causar falsas expectativas se decidió optar por el método de simulación del software RETSCREEN. En donde podemos apreciar que la potencia eléctrica esperada es de 17.58 kWe, en el caso de optar por la tecnología de un motor de combustión interna y de 15.76 kWe para el una microturbina de gas.

55


Al comparar los tres métodos empleados para la estimación de los cálculos tenemos lo siguiente:

COEFICIENTE DE RENDIMIENTO RETSCREEN FAO Método

Potencia [kWe] Potencia [kWe] Potencia [kWe]

Eficiencia 29% Eficiencia 26% Eficiencia 29%

Eficiencia 26%

Eficiencia 29%

Eficiencia 26% Agencia de

Estudio M.C.I. T.G. M.C.I. T.G. M.C.I. T.G.

San Isidro Siniyuco 25.34 22.72 8.89 7.96 17.39 15.59

San José Sinicahua 42.74 38.32 17.58 15.76 19.15 17.17

Yosocahua 39.81 35.69 14.98 13.43 20.15 18.07 Tabla 3-2 Comparativo de los diversos escenarios, para la obtención del potencial energético

Fuente: Propia Los datos mencionados pertenecen a la agencia de estudio seleccionada, es decir para San José Sinicahua; posteriormente se procederá a la descripción de los esquemas de generación mostrados a continuación.

ESCENARIOS DE PRODUCCIÓNPOTENCIA ELÉCTRICA [kW]

25.34

8.89

42.74

38.32

17.5815.76

19.1517.17

22.72

7.96

17.3915.59

39.81

35.69

14.9813.43

20.1518.07

0

5

10

15

20

25

30

35

40

45

M.C.I. T.G. M.C.I. T.G. M.C.I. T.G.

Eficiencia 29% Eficiencia 26% Eficiencia 29% Eficiencia 26% Eficiencia 29% Eficiencia 26%

Potencia [kWe] Potencia [kWe] Potencia [kWe]

COEFICIENTE DERENDIMIENTO

RETSCREEN FAO

San Isidro Siniyuco

San José Sinicahua

Yosocahua

Gráfica 3-1 Escenarios de producción de potencia eléctrica por Agencia de estudio

Fuente: Propia

56


M

S

M

S

CALENTAMIENTO 27.49 KWt

Ambient pressure 0.701 barAmbient temperature 20 CGross power 21.25 kWGross electric efficiency(LHV) 17.97 %Net power 20.91 kWPURPA efficiency 92.3 %Plant auxiliary 0.339 kWNet electric efficiency(HHV) 15.95 %Net heat rate(HHV) 22576 kJ/kWh

Biogas

SIMULACIÓN DEL ESQUEMA ENERGETICO EN BASE AUN GRUPO ELECTROGENO QUE OPERA CON BIOGAS,SE GENERAN 21.25 KW ELECTRICOS Y SE RECUPERA CALOR PARA OBTENER AGUA CALIENTE 83.7 KWt.PARTIENDO DEL SUMINISTRO DE 118.54 KWq DE BIOGAS, PARA LOGRAR UNA EFICIENCIA BRUTA DE 92.3%


bar Ckg/s kJ/kg

1 400 167.5

10

0.701 1200.0486 104.5

3

0.7175 6000.0486 675.8

5

20.68 250.0072 16465

7

3.06 15.030.0876 63.37

15

3 900.0876 377.2

4

1.014 150.0876 63.04

16

1.137 801.352 335.1

111.034 901.352 377

6

3 87.220.1999 365.5

2

3.06 20.030.1999 84.33

13

1 400 167.5

8

0.701 200.0414 -5.094

9

bar Ckg/s kJ/kg

Site Menu: Site altitude3000 m

Recipro Engine Set[3]: Desired power21.25 kWe

4

6

2

1

7

53

9

10

13

8

11

14

15

17

12

7

9 3

4

1

2

10

8

5

6

12

15

11

13

16

17

19

14

THERMOFLEX Version 16.0 SISTENER2 Universidad Nacional Autonoma de Mexico - UNAM1532 File = C:\Documents and Settings\Gabo\Mis documentos\CIA\2008\POSGRADO\TRABAJO\TESIS\ARACELI\SIMULACIÓN THERMOFLOW\ESQUEMA chp 19 AGOSTO.tfx 08-2

bar Ckg/s kJ/kg

Figura 3-4 Simulación del esquema energético en base a un grupo electrógeno que opera con biogás (Motor de Combustión Interna)

Fuente: Thermoflex Versión 16.0

57


M

S


Ambient pressure 0.701 barAmbient temperature 20 CGross power 25 kWGross electric efficiency(LHV) 24.16 %Net power 24.65 kWPURPA efficiency 72.3 %Plant auxiliary 0.3542 kWNet electric efficiency(HHV) 21.47 %Net heat rate(HHV) 16764 kJ/kWh

Biogas

SIMULACIÓN DEL ESQUEMA ENERGETICO EN BASE A UNA MICROTURBINA DE GAS QUE OPERA CON BIOGAS,SE GENERAN 25 KW ELECTRICOS Y SE RECUPERA CALOR PARA OBTENER AGUA CALIENTE (49.99 KWt).PARTIENDO DEL SUMINISTRO DE 103.54 KWq DE BIOGAS, PARA LOGRAR UNA EFICIENCIA BRUTA DE 72.3%

103.85 KWq

0.715 2750.31 260.9

12

1 400 167.5

10

0.701 1200.31 98.03

3

20.68 250.0063 16465

7

0.7175 2750.31 260.9

1

3.06 15.030.1593 63.37

15

3 900.1593 377.2

4

1.014 150.1593 63.04

16

0.701 200.3037 -5.094

2

bar Ckg/s kJ/kg

25.0 kWe

G1

Site Menu: Site altitude3000 m

4 1°

3

2

7

9

10

13

1417

7

12 3

4

10

12

15

16

19

THERMOFLEX Version 16.0 SISTENER2 Universidad Nacional Autonoma de Mexico - UNAM1532 File = C:\Documents and Settings\Gabo\Mis documentos\CIA\2008\POSGRADO\TRABAJO\TESIS\ARACELI\SIMULACIÓN THERMOFLOW\ESQUEMA TG-EXCHANGER chp 19

bar Ckg/s kJ/kg

Figura 3-5 Simulación del esquema energético en base a un grupo electrógeno que opera con biogás (Turbina de Gas)

Fuente: Thermoflex Versión 16.0

58


3.4 Evaluación económica El estudio de la evaluación económica permitirá obtener resultados que demuestren la viabilidad del proyecto mediante los indicadores de rentabilidad empleados para la evaluación de proyectos. El valor energético de biogás varía dependiendo la concentración de CH4 y CO2, por lo tanto su valor oscila entre 4 y 7 kWh/m3 biogás. Entre más alto sea el contenido de CH4, más alto será su valor energético. Los resultados que permitirán obtener los parámetros económicos se derivan de un análisis técnico, representado en las figuras 3-4 y 3-5; el primer caso para un motor de combustión interna y el segundo para una turbina de gas. Indicadores de rentabilidad empleados en la evaluación de proyectos de inversión.

• Valor Actual neto. • Relación costo / beneficio (B/C). • Tasa Interna de rendimiento. (TIR) • Período de recuperación del capital. (PRC).

Elementos metodológicos asumidos por la técnica de valor presente o valor actual El costo de adquisición de un activo de inversión se puede expresar como un flujo de inversiones dada la siguiente formula:

( ) ( ) ( ) ( )nn

I iP

iP

iP

iP

P+

+++

++

++

=1111 2

21

10

0 L Ecuación 3-1

Donde P0 es la inversión realizada durante el período de instalación, P1, P2, Pn son las inversiones realizadas anualmente. La contraparte de las inversiones realizadas en el proyecto está presentada por los beneficios generados por dichas inversiones durante el período de operación del proyecto.

( ) ( )nn

B iB

iB

iB

P+

+++

++

=111 2

21 L Ecuación 3-2

Donde B1, B2, B3..... Bn representa una serie de beneficios recibidos al final de cada año de operación y P es la suma de todos los flujos de efectivo anuales, descontando la tasa de descuento, "i". La ecuación 3-1 define la función de los costos implicados en la adquisición de activos, la ecuación 3-2 define términos de los beneficios que dicha inversión producirá. En la ecuación 3-1 el segundo miembro representa el flujo actualizado de las inversiones al que se denominará Valor Actual de la Inversión (VAI), mientras la ecuación 3-2, el segundo miembro representa el flujo actualizado de los beneficios, al cual se le denominará Valor Actual de los Beneficios (VAB).

59


• Valor Presente Neto (VPN) Está dado por la diferencia del Valor Actual de los Beneficios y el Valor Actual de la Inversión:

VAIVABVAN −= Ecuación 3-3 Si el VAN es positivo o cero, el proyecto de acepta.

• Relación Beneficio / Costo A diferencia del VAN, cuyos valores son en términos absolutos, este indicador financiero se expresa en términos relativos. Está dada por el cociente que hay entre VAN y el VAI.

VAIVAN

CB= Ecuación 3-4

Si 1≥CB

, el proyecto de acepta

Si 1<CB

, el proyecto se rechaza.

• Tasa Interna de Rendimiento (TIR)

La TIR expresa la rentabilidad anual en términos porcentuales, es decir, si la TIR de un proyecto es de 15%, eso significa un rendimiento de 15% anual sobre el monto de la inversión. La TIR no requiere de una tasa de descuento solamente requiere de una tasa denominada Tasa mínima Atractiva (TREMA).

1) La TIR Se puede definir de dos maneras: la tasa de descuento que hace que el VAN sea igual a cero. Esto, en términos empleados, se traduce así:

TIR es la "i" que hace que la VAN = 0 TIR es la "i" que hace que la VAB - VAI = 0

2) Como la tasa de descuento que hace equivalente el Valor actual de los costos de adquisición de la

inversión con el valor actual del flujo de beneficios generados por dicha inversión. O sea:

La TIR que hace que la VAI = VAB Si el VAN es negativo, el proyecto se rechaza.

La formula de la TIR se puede comprobar volviendo a las ecuaciones 3-1 y 3-2. Si se igualan ambas ecuaciones, se observa un equilibrio entre los costos de adquisición de los activos y los beneficios generados por éstos. Esta apreciación permite determinar la formula general de la TIR.

60


( ) ( )( )

( )( ) ( ) ( ) ( )nn

nn

iB

iB

iB

i

P

iP

iP

++

++

+=

+++

++

+ −−

111111 22

11

11

11

00 L Ecuación 3-5

Si la TIR es mayor o igual que la TREMA, el proyecto se acepta. Si la TIR es menor que la TREMA, el proyecto se rechaza. A mayor relación TIR, mayor prioridad. Evaluación Técnica para un Motor de Combustión Interna y una Turbina de Gas La simulación del esquema energético con base a un grupo electrógeno que opera con biogás, para el caso de un Motor de Combustión Interna a una capacidad deseada de 21.25 kW eléctricos, se baso en los resultados obtenidos a partir del Software Thermoflex Versión 16.0 y se obtuvo el siguiente Balance Energético:

KWEnergia quimica 100% 118.54 [kW químicos]Energia electrica bruta 18% 21.25 [kW eléctricos]Energia termica bruta 71% 83.70 [kW térmicos]Energia termica autoconsumo 21% 17.58 [kW térmicos]

Energia electrica autoconsumo 5% 1.06 [kW eléctricos]Energia electrica neta 17% 20.19 [kW eléctricos]Energia termica neta 56% 66.12 [kW térmicos]

Eficiencia bruta 89%Eficiencia neta 73%

Condiciones de operaciónOperación 8760 h/añoFactor de planta 88%

GeneraciónGeneración eléctrica 155.621 MWh/añoGeneración Térmica 1,835,024.337 MJ/año

Costo equivalente sistema convencional

Tarifa electrica residencial, consumo menos a250 KWh bimestrales 0.8 $/KWhCosto del recibo electrico equivalente 124 $/año

Tarifa del kg de gas LP. 10 $/KgPCI L.P. 49200 KJ/KgEficiencia del boiler convencional 62%Consumo equivalente del L.P. De la generacióntermica 60.16 Kg/añoCosto de la factura del L.P. Equivalente 602 $/año

Costo total equivalente sistema convencional 726 $/año

BALANCE DE ENERGIA

Tabla 3-3 Motor Ciclo Diesel.

Fuente: Propia

61


En seguida se mostrará el esquema energético en base a un grupo electrógeno que opera con biogás, pero ahora para una Turbina de Gas que opera a una Potencia Eléctrica Total de 25 [kW] con carga al 100 %. Los resultados se obtuvieron al igual que para el MTC, a partir del Software Thermoflex Versión 16.0, el Balance Energético se presenta a continuación:

KWEnergia quimica 100% 103.54 [kW químicos]Energia electrica bruta 24% 25.00 [kW eléctricos]Energia termica bruta 48% 49.99 [kW térmicos]Energia termica autoconsumo 21% 10.50 [kW térmicos]

Energia electrica autoconsumo 5% 1.25 [kW eléctricos]Energia electrica neta 23% 23.75 [kW eléctricos]Energia termica neta 38% 39.49 [kW térmicos]

Eficiencia bruta 72%Eficiencia neta 61%

Condiciones de operaciónOperación 8760 h/añoFactor de planta 88%

GeneraciónGeneración eléctrica 183.084 MWh/añoGeneración Térmica 1,095,972.122 MJ/año

Costo equivalente sistema convencional

Tarifa electrica residencial, consumo menos a250 KWh bimestrales 0.8 $/KWhCosto del recibo electrico equivalente 146 $/año

Tarifa del kg de gas LP. 10 $/KgPCI L.P. 49200 KJ/KgEficiencia del boiler convencional 62%Consumo equivalente del L.P. De la generacióntermica 35.93 Kg/añoCosto de la factura del L.P. Equivalente 359 $/año

Costo total equivalente sistema convencional 506 $/año

BALANCE DE ENERGIA

Tabla 3-4 Microturbina de Gas.

Fuente: Propia De tal forma que al realizar los cálculos para el MCI y la TG los resultados los podemos resumir en la siguiente tabla:

Generación Eléctrica [MWh/año] Generación Térmica [MJ/año]

MCI TG MCI TG 155.621 183.084 1,835,024.337 1,095,972.122

Tabla 3-5 Tabla comparativa de Generación Eléctrica-Térmica

Fuente: Propia

62


Generación Eléctrica [MWh/año] MCI, 155.621

Generación Eléctrica [MWh/año] TG, 183.084

140145150155160165170175180185190

MCI TG

Generación Eléctrica [MWh/año]

Generación Eléctrica

Gráfica 3-2 Generación Eléctrica del MCI y TG.

Fuente: Propia

Generación Térmica [MJ/año] MCI, 1,835,024.337

Generación Térmica [MJ/año] TG,

1,095,972.122

0200,000400,000600,000800,000

1,000,0001,200,0001,400,0001,600,0001,800,0002,000,000

MCI TG

Generación Térmica [MJ/año]

Generación Térmica

Gráfica 3-3 Generación Térmica del MCI y TG.

Fuente: Propia Para obtener la generación eléctrica deseada en la localidad de San José Sinicahua, se tiene que comprar equipo de mayor capacidad, ya que la eficiencia de ambos equipos disminuye debido a la altitud. Por tal motivo para este caso particular se propone el motor de combustión interna, ya que económicamente resulta ser más viable.

63


• Inversión Inicial

$ en dólares 2009

Tipo de cambio al 19 Sep. 2009 13.26 pesos p/d

$11,500.00 $152,490.00$110.00 $1,458.60

$1,380.00 $18,298.80$2,300.00 $30,498.00

$17,250.00 $228,735.00

$2,300.00 $30,498.00$1,150.00 $15,249.00$1,150.00 $15,249.00$1,150.00 $15,249.00$5,750.00 $76,245.00

Inversión del Sistema de Generación

Administración y costos de proyectoPuesta en marcha

Equipo de Generación

MCI de 25 kWRecuperador de CalorCompresores de GasEquipo EléctricoSubtotalCostos variosInstalaciónIngeniería de Detalle

Subtotal Tabla 3-6 Inversión del Sistema de Generación

Fuente: Propia

Tipo de cambio al 19 Sep. 2009 13.26 pesos p/d

$1,326.00$11,005.80

$149,838.00$30,498.00

$192,667.80

$4,641.00$116,263.68$15,646.80$12,358.32$12,941.76

$161,851.56

$17,901.00$10,608.00$9,282.00

$37,791.00Asumiendo 750 cabezas de ganado promedio Considerando 32 dólares por metro cúbico del digestor

EscavaciónTanque del digestor

Inversión para el Sistema de Recuperación de Biogás

Tanque de MezclaEscavaciónTrabajo de albañilería

Subtotal

Sistema de calentamientoCubiertaBomba de extracción de sedimentosSubtotalOtros equiposTuberías de gasIntercambiadoresBomba de gas/metro

Bomba de estiércolOtros (tuberías e instalación)SubtotalDigestor

Tabla 3-7 Inversión para el Sistema de Recuperación de biogás Fuente: Propia

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Para una Trema del 18% y una inversión de $ 697, 290 se obtienen los siguientes parámetros económicos:

AÑO Inversión inicial 18%Flujo neto

BASE sin pagos F2010 697,290-$ -$697,290

2011 111,566$ 758,738$ 647,172$ -$50,1182012 116,587$ 792,882$ 676,295$ $626,1762013 121,833$ 828,561$ 706,728$ $1,332,9052014 127,316$ 865,847$ 738,531$ $2,071,4352015 133,045$ 904,810$ 771,765$ $2,843,2002016 139,032$ 945,526$ 806,494$ $3,649,6942017 145,289$ 988,075$ 842,786$ $4,492,4802018 151,827$ 1,032,538$ 880,712$ $5,373,1922019 158,659$ 1,079,002$ 920,344$ $6,293,5362020 165,798$ 1,127,558$ 961,759$ $7,255,2952021 173,259$ 1,178,298$ 1,005,038$ $8,260,3342022 181,056$ 1,231,321$ 1,050,265$ $9,310,5992023 189,203$ 1,286,731$ 1,097,527$ $10,408,1262024 197,718$ 1,344,633$ 1,146,916$ $11,555,0422025 206,615$ 1,405,142$ 1,198,527$ $12,753,5682026 215,913$ 1,468,373$ 1,252,461$ $14,006,0292027 225,629$ 1,534,450$ 1,308,821$ $15,314,8512028 235,782$ 1,603,500$ 1,367,718$ $16,682,569

VPN -$590,924 $15,776,655Económica

Trema 18.00%VPN en 2009 $15,776,655AE $3,020,997B/C 26.70TIR 97.31%TIRM 38.92%PR simple 1.07

Costos CHP Costos convencionalResultado neto

anual

Pesos de 2009Análisis Económico

Tabla 3-8 Análisis Económico del Proyecto

Fuente: Propia Debido a que la TIR resulta muy alta se opto por recalcular mediante la TIRM, ya que ésta es más real ya que implica que los beneficios del proyecto son reinvertidos a una tasa de inversión más común en el mercado para este caso del 13%.

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Para realizar el análisis de sensibilidad se considera la misma TREMA del 18% y un incremento en la inversión del 20%, 30% y 40%, obteniendo los siguientes resultados.


Inversión inicial + el 20%





Tabla 3-9 Analisis de Sensibilidad del Proyecto Fuente: Propia

Periodo de recuperaciónAnálisis Económico

-$2,000,000$0

$2,000,000$4,000,000

$6,000,000$8,000,000

$10,000,000

$12,000,000$14,000,000

$16,000,000$18,000,000

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17

Años

Pes

os $

Gráfica 3-4 Periodo de Recuperación para caso Base

Fuente: Propia

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3.5 Conclusión Al evaluar tanto técnica como económicamente los dos sistemas de generación propuestos se puede observar que técnicamente ambos Sistemas de Generación resultan muy atractivos pero se opto por el MCI debido a que económicamente es más viable. Asumiendo éstos datos se estimo una inversión total de $ 697, 290.36, para generar los indicadores de rentabilidad del proyecto. Para el análisis económico se considero una Tasas de Rendimiento Económica Mínima Atractiva del 18%, observándose que el VPN es de $15,776,655 una AE de $3,020,997, la relación B/C es de 26.70, una TIRM de 38.92% y un PRsimple de 1.07. Para el aumento en la inversión del 20% se tiene: que el VPN es de $14, 363,507 una AE de $2, 750,400, la relación B/C es de 26.26, una TIRM de 34.39% y un PRsimple de 1.32. Para el aumento en la inversión del 30% se tiene: que el VPN es de $13, 656,932 una AE de $2, 615,101, la relación B/C es de 17.78, una TIRM de 33.19% y un PRsimple de 1.46. Para el aumento en la inversión del 40% se tiene: que el VPN es de $12,950, 356 una AE de $2, 479,803, la relación B/C es de 15.65, una TIRM de 32.09% y un PRsimple de 1.59. En todos los casos el proyecto resulta ser muy atractivo. Cabe destacar que en el presente trabajo sale del alcance de la tesis el análisis financiero.

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CAPÍTULO 4. CONSIDERACIONES AMBIENTALES Y SOCIALES

Capítulo 4

Consideraciones ambientales y sociales

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Capítulo 4. Consideraciones ambientales y sociales

4.1 Introducción En la aplicación de un proyecto en donde se desea aprovechar la biomasa, no se deben dejar pasar todas aquellas consideraciones tanto ambientales como sociales. El propósito de la evaluación ambiental es asegurar, que las opciones de desarrollo bajo consideración sean ambientalmente adecuadas y sustentables, y que toda consecuencia ambiental sea reconocida pronto en el ciclo del proyecto y tomada en cuenta para el diseño del mismo. La evaluación ambiental identifica maneras de mejorar ambientalmente los proyectos y minimizar los impactos adversos. De esta forma al conocer de forma oportuna la problemática se puede:

- Tratar los problemas ambientales de manera oportuna y práctica. - A su vez se reduce la necesidad de imponer limitaciones al proyecto, porque se pueden tomar los

pasos apropiados con anticipación o incorporarlos dentro del diseño del proyecto. - También se pueden evitar costos y demoras en la implementación producidos por problemas

ambientales no anticipados.

Al igual que los análisis económicos, financieros, institucionales y de ingeniería, la evaluación ambiental forma parte de la preparación de un proyecto. A su vez las consideraciones ambientales son de gran importancia para la toma de decisiones referentes a la selección, ubicación y diseño del proyecto.

4.2 Impacto Ambiental El desarrollo energético implica la realización de múltiples actividades y generación de productos y residuos que impactan sobre el medio ambiente. Las emisiones al ambiente resultado de estas actividades afectan al aire, el agua y los suelos, e inciden en el cambio climático (emisión de CO2 y de otros gases de efecto invernadero), de lo cual se mencionara en los temas siguientes. Los argumentos sobre el cambio climático global son irrefutables. Ciertamente, se necesita que los países del mundo sean mejores administradores del planeta, aun cuando continúe con el crecimiento y el desarrollo. Encontrar ese equilibrio, desarrollo sustentable, es muy importante para el sector en nuestro país. Es de vital importancia el uso sustentable de los recursos naturales energéticos, incrementar la eficiencia en el uso de la energía y la utilización de energías renovables para contribuir a atenuar el impacto de las actividades económicas. Así, y de acuerdo al Plan Nacional de Desarrollo en México, el sector busca proteger, conservar y aprovechar sustentablemente los recursos naturales y el medio ambiente. Una visión del desempeño ambiental del sector energético mexicano puede obtenerse a través de indicadores tales como el porcentaje de energía de origen relativamente limpio, la diversidad energética de sus fuentes, la intensidad en el uso de energía para producir una unidad del producto y la intensidad de emisiones en le sector. Estos indicadores muestran el porcentaje en que el sector energético mexicano emplea combustibles con un menor impacto ambiental, la eficiencia en el uso que hace la energía en sus actividades productivas y el impacto ambiental generado por las emisiones de sus procesos de transformación.

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4.3 Efecto de invernadero Mientras que la atmósfera es relativamente transparente a la radiación solar, pequeñas cantidades de gases que constituyen menos del 1% de la atmósfera – conocidos como Gases de Efecto Invernadero GEI - absorben la radiación infrarroja emitida por la Tierra, actuando como un manto que impide el escape directo de esta radiación hacia el espacio, provocando entre otros efectos, un incremento del calentamiento de la superficie terrestre. A su vez, procesos climáticos de acción recíproca (como la radiación, las corrientes de aire, la evaporación, formación de nubes y tormentas) transportan finalmente dicha energía hacia altas esferas de la atmósfera y de ahí se libera al espacio. Este es el denominado Efecto Invernadero, el cual ha operado en la atmósfera de la Tierra por millones de años, debido a la presencia de los GEI naturales: el vapor de agua, el dióxido de carbono (CO2), el metano (CH4), el óxido nitroso (N2O) y el ozono (O3). Si no existiesen estos gases, la temperatura promedio de la Tierra sería 30º C más baja que en la actualidad, haciendo la vida imposible en ella. Debido a la actividad humana, en los últimos 200 años ha aumentado significativamente la emisión de los GEI naturales, además de que el hombre ha producido compuestos no naturales, como son los gases fluorados (CFC, HFC, CF, PFC, SF6), los cuales tienen un mayor potencial de calentamiento global. Gases de Efecto invernadero (GEI) El principal gas invernadero es el vapor de agua (H2O), responsable de dos terceras partes del efecto invernadero natural. En la atmósfera, las moléculas de agua atrapan el calor que irradia la Tierra y la irradian a su vez en todas las direcciones, calentando la superficie terrestre, antes de devolverlo de nuevo al espacio. El vapor de agua en la atmósfera forma parte del ciclo hidrológico, un sistema cerrado de circulación de agua, del cual existe una cantidad limitada en la Tierra (desde los océanos y la tierra a la atmósfera y vuelta a empezar a través de la evaporación y la transpiración, la condensación y la precipitación). Las actividades humanas no añaden vapor de agua a la atmósfera, pero el aire calentado puede retener mucha más humedad, por lo que el aumento de las temperaturas intensifica aún más el cambio climático. Dióxido de carbono: El elemento que más contribuye al efecto invernadero acentuado (artificial) es el dióxido de carbono (CO2). En general, es responsable de más del 60% del efecto invernadero intensificado. En los países industrializados, el CO2 representa más del 80% de las emisiones de gases invernadero. En la Tierra existe una cantidad limitada de carbono que, como el agua, forma parte de un ciclo: el ciclo del carbono. Se trata de un sistema muy complejo en el que el carbono se desplaza por la atmósfera, la biosfera terrestre y los océanos. Las plantas absorben CO2 de la atmósfera durante la fotosíntesis. Utilizan el carbono para construir sus tejidos y lo vuelven a liberar a la atmósfera cuando mueren y se descomponen. Los cuerpos de los animales (y los de los humanos) también contienen carbono, ya que están compuestos por el carbono obtenido de las plantas digeridas o de los animales que comen plantas. Este carbono se libera como CO2 cuando respiran (respiración) y cuando mueren y se descomponen. Los combustibles fósiles son los restos fosilizados de las plantas y animales muertos que se forman a lo largo de millones de años en determinadas condiciones, y por eso contienen una gran cantidad de carbono. En términos generales, el carbono es el resto de los bosques enterrados, mientras que el petróleo es la vida vegetal oceánica convertida. (Los océanos absorben CO2, que, en forma disuelta, se usa en la fotosíntesis de la vida marina). Cada año se intercambian miles de millones de toneladas de carbono de forma natural

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entre la atmósfera, los océanos y la vegetación terrestre. Parece que los niveles de dióxido de carbono en la atmósfera variaron menos del 10% durante los 10.000 años anteriores a la Revolución Industrial. Desde 1800, sin embargo, las concentraciones han aumentado aproximadamente un 30% por la quema de cantidades masivas de combustibles fósiles para producir energía – principalmente en los países desarrollados. En la actualidad, emitimos más de 25.000 millones de toneladas de CO2 a la atmósfera cada año. El CO2 puede permanecer en la atmósfera entre 50 y 200 años, en función de cómo se recicle en la tierra o en los océanos. Metano: el segundo gas que más contribuye al efecto invernadero acentuado es el metano (CH4). Desde el principio de la Revolución Industrial, las concentraciones de metano en la atmósfera se han duplicado y han contribuido un 20% al incremento del efecto invernadero. En los países industrializados, el metano representa normalmente el 15% de las emisiones de los gases invernadero. En la atmósfera, el metano retiene el calor y es 23 veces más efectivo que el CO2. Su ciclo de vida es, sin embargo, más breve, entre 10 y 15 años. Óxido nitroso: El óxido nitroso (N2O) se libera de forma natural de los océanos y de las selvas tropicales gracias a las bacterias del suelo. Algunas de las fuentes influidas por el hombre son los abonos a base de nitrógeno, la quema de combustibles fósiles y la producción química industrial que utiliza nitrógeno, como el tratamiento de residuos. En los países industrializados, el N2O representa aproximadamente el 6% de las emisiones de gases invernadero. Al igual que el CO2 y el metano, el óxido nitroso es un gas invernadero cuyas moléculas absorben el calor al tratar de escapar al espacio. El N2O es 310 veces más efectivo que el CO2 absorbiendo el calor. Desde el inicio de la Revolución Industrial, las concentraciones de óxido nitroso en la atmósfera han aumentado un 16% aproximadamente y han contribuido entre un 4 y un 6% a acentuar el efecto invernadero. Gases fluorados de efecto invernadero: Son los únicos gases de efecto invernadero que no se producen de forma natural, sino que han sido desarrollados por el hombre con fines industriales. Representan alrededor del 15% de las emisiones de gases invernadero en los países industrializados, pero son extremadamente potentes - pueden atrapar el calor hasta 22.000 veces más eficazmente que el CO2 – y pueden permanecer en la atmósfera durante miles de años. Los gases fluorados de efecto invernadero incluyen los hidrofluorocarbonos (HFC) que se utilizan en la refrigeración, como el aire acondicionado, sulfuro hexafluoruro (SF6), que se usa, por ejemplo, en la industria de la electrónica; y los perfluorocarbonos (PFC), que se emiten durante la fabricación de aluminio y se emplean también en la industria de la electrónica. Posiblemente los gases más conocidos de este grupo sean los clorofluorocarbonos (CFC), que no sólo son gases fluorados de efecto invernadero, sino que además reducen la capa de ozono. El cambio climático global El clima en la Tierra está condicionado por un continuo flujo de energía que proviene desde el Sol. Esta energía llega en forma de radiación, y alrededor del 30% de ella es inmediatamente reflejada por la superficie terrestre y la atmósfera, y el 70% restante pasa a través de la atmósfera y es absorbida por la superficie terrestre, calentándola y entibiando la atmósfera inferior. Esta energía es redistribuida por las circulaciones atmosféricas y oceánicas, y es irradiada nuevamente al espacio.

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Para la media anual y para la Tierra en su conjunto, la energía de la radiación solar que ingresa se equilibra con la radiación terrestre saliente. Cualquier factor que altere la radiación recibida del Sol o la radiación liberada al espacio por la Tierra, o que altere la redistribución de energía dentro de la atmósfera y entre la atmósfera, tierra y océano, puede afectar el clima. El clima global varía naturalmente, pero los científicos concuerdan en que las crecientes concentraciones de emisiones antropogénicas de gases de efecto invernadero (GEI) en la atmósfera de la Tierra están conduciendo a un cambio climático, que es considerado como una de las amenazas más serias para el medio ambiente global; según se prevé, tendrá un impacto negativo sobre la salud de los seres humanos, su seguridad alimentaria, la actividad económica, el agua y otros recursos naturales y de infraestructura física.

Gases Fuentes

Vapor de agua (H2O) El vapor de agua en la atmósfera forma parte del ciclo hidrológico

Dióxido de carbono (CO2)

Quema de combustibles fósiles (carbón, derivados de petróleo y gas), reacciones químicas en procesos industriales (como la producción de cemento y acero), cambio en uso de suelo (deforestación).

Metano (CH4). Descomposición anaerobia (cultivo de arroz, rellenos sanitarios, estiércol), escape de gas en minas y pozos petroleros.

Óxido nitroso (N2O) Producción y uso de fertilizantes nitrogenados, quema de combustibles fósiles.

Hidrofluorocarbonos (HFCs) Procesos de manufactura: usados como refrigerantes. Perfluorocarbonos (PFCs) Procesos de manufactura: usados como refrigerantes.

Hexafluoruro de Azufre (SF6) Procesos de manufactura donde se usa como fluido diélectrico.

Tabla 4-1 Gases de efecto invernadero Fuente: Guía del Mecanismo de Desarrollo Limpio para Proyectos del Sector Energía en Chile

Efectos del cambio climático Actualmente, existe un fuerte consenso científico que el clima global se verá alterado significativamente, en el siglo XXI, como resultado del aumento de concentraciones de gases invernadero tales como el dióxido de carbono, metano, óxidos nitrosos y clorofluorocarbonos (Houghton et al., 1990, 1992). Estos gases están atrapando una porción creciente de radiación infrarroja terrestre y se espera que harán aumentar la temperatura planetaria entre 1,5 y 4,5 °C. Como respuesta a esto, se estima que los patrones de precipitación global, también se alteren. Aunque existe un acuerdo general sobre estas conclusiones, hay una gran incertidumbre con respecto a las magnitudes y las tasas de estos cambios a escalas regionales (EEI, 1997). Algunos de los efectos del cambio climático serán: grandes alteraciones en los ecosistemas globales. Trabajos científicos sugieren que los rangos de especies arbóreas, podrán variar significativamente como resultado del cambio climático global. Por ejemplo, estudios realizados en Canadá proyectan pérdidas de aproximadamente 170 millones de hectáreas de bosques en el sur Canadiense y ganancias de 70 millones de hectáreas en el norte de Canadá, por ello un cambio climático global como el que se sugiere, implicaría una pérdida neta de 100 millones de hectáreas de bosques (Sargent, 1988).

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Aún así, hay una considerable incertidumbre con respecto a las implicaciones del cambio climático global y las respuestas de los ecosistemas, que a su vez, pueden traducirse en desequilibrios económicos (EEI, 1997). Este tema será de vital importancia en países que dependen fuertemente de recursos naturales. Con respecto al impacto directo sobre seres humanos, se puede incluir la expansión del área de enfermedades infecciosas tropicales (Becker, 1997), inundaciones de terrenos costeros y ciudades, tormentas más intensas, las extinción de incontables especies de plantas y animales, fracasos en cultivos en áreas vulnerables, aumento de sequías, etc. (Lashof, 1997).

4.4 El protocolo de Kyoto La Convención Marco de las Naciones Unidas sobre el Cambio Climático (CMNUCC), se estableció en el año 1992 durante la Cumbre Mundial de Desarrollo Sostenible en Río de Janeiro, y ha sido firmada por 189 países decididos a hacer frente al problema del cambio climático, mediante el control de las emisiones de gases de efecto invernadero que se liberan a la atmósfera. La CMNUCC divide a los países en dos grupos: las Partes Anexo I, que son los países industrializados que históricamente han contribuido mayormente al cambio climático, y las Partes No Anexo I, que son principalmente los países en desarrollo. El Protocolo de Kyoto (PK) es un instrumento legal vinculante adoptado por la CMNUCC por el cual se establecen metas para la reducción de emisiones de Gases de Efecto Invernadero (GEI) que son obligatorias para los países Anexo I. Estas metas de reducción se han establecido para un primer período que va desde el año 2008 al 2012. Los países No Anexo I no tienen obligaciones de reducción de emisiones. El Protocolo de Kyoto (PK) es un acuerdo internacional asumido en 1997 en el ámbito de Naciones Unidas que trata de frenar el cambio climático. Uno de sus objetivos es contener las emisiones de los gases que aceleran el calentamiento global, y hasta la fecha ha sido ratificado por 166 países, México lo ratificó en el 2000 como país, es decir sin compromisos cuantitativos. Este acuerdo impone para 39 países que se consideran desarrollados (no afecta a los países en vías de desarrollo como Brasil, India o China) la contención o reducción de sus emisiones de gases de efecto invernadero. Para llevar a cabo esta reducción de emisiones de acuerdo al Protocolo de Kyoto, se tomaron como base las emisiones generadas en el año 1990, de forma, que los países que acatan el protocolo deberán reducir sus emisiones en un 8%. Para verificar el cumplimiento se medirá la media de emisiones desde el año 2008 hasta el 2012. La Unión Europea tiene fijada una reducción del 8%, si bien se realizó un reparto entre sus países miembros, de forma, que por ejemplo a España, se le consentiría un aumento en sus emisiones de 15% partiendo como base de sus emisiones en 1990. El problema para España radica, en que, hasta la fecha, estas emisiones han aumentado en un 53%, lo que complica en gran medida el cumplimiento del protocolo de Kyoto. España no tomó medidas para cumplir el protocolo de Kyoto hasta 2004, por lo que está en una situación difícil, y muy posiblemente deberá comprar derechos de emisión a otros países que han conseguido reducir sus emisiones más de lo fijado. De este modo se intentará que la unión europea cumpla sus previsiones. En el año 2002, la UE había conseguido reducir en un 2,9% sus emisiones con respecto a 1990.

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Estados Unidos es otro de los grandes protagonistas en el protocolo de Kyoto, ya que aunque firmo el acuerdo en 1998, lo rechazó posteriormente, y hasta el momento se niega a ratificarlo. Los miembros del tratado están estudiando nuevas fórmulas para que Estados Unidos y otros países muy contaminantes en vías de desarrollo, firmen el acuerdo y reduzcan sus emisiones.

Figura 4-1 Esquema representativo Protocolo de Kyoto

Fuente: Guía del Mecanismo de Desarrollo Limpio para Proyectos del Sector Energía en Chile

MDL (Mecanismo de Desarrollo Limpio) El Mecanismo de Desarrollo Limpio (MDL) es un mecanismo del Protocolo de Kyoto basado en proyectos, que tiene como objetivo reducir las emisiones de gases de efecto invernadero en países en desarrollo. El MDL se define en el Artículo 12 del Protocolo de Kyoto: "El propósito del mecanismo para un desarrollo limpio es ayudar a las Partes no incluidas en el Anexo I a lograr un desarrollo sostenible y contribuir al objetivo último de la Convención, así como ayudar a las

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Partes incluidas en el Anexo I a dar cumplimiento a sus compromisos cuantificados de limitación y reducción de las emisiones contraídos en virtud del Artículo 3." La CMNUCC ha diferenciado los proyectos MDL en tres grandes grupos: a) Proyectos regulares o de gran escala (Large Scale Projects) Categorías de Proyectos de Gran Escala

1) Industrias de energía (de fuentes renovables y no renovables) 2) Distribución de energía 3) Demanda de energía 4) Industrias de manufactura 5) Industrias químicas 6) Construcción 7) Transporte 8) Producción de mineral/minería 9) Producción de metal 10) Emisiones fugitivas de combustibles (sólidos, gaseosos y aceites) 11) Emisiones fugitivas de producción y consumo de halocarbonados y hexafluoruro de azufre 12) Uso de solventes 13) Manejos y disposición de residuos 14) Forestación y reforestación 15) Agricultura

b) Proyectos de pequeña escala (Small Scale Projects) Categorías de Proyectos de Pequeña Escala

1) Proyectos con energías renovables. 2) Proyectos de mejoras en la eficiencia energética. 3) Otros proyectos.

c) Proyectos de forestación y reforestación (Afforestation and Reforestation Projects) Si bien los proyectos de forestación y reforestación son un subtipo dentro de los proyectos de Gran Escala (a), la forma de desarrollo de este tipo de proyectos (tipo de metodologías, certificación de emisiones, tipo de reducciones, períodos de acreditación, demostración de la adicionalidad, etc.) es sustancialmente diferente al tratarse de proyectos de captura de carbono y no de reducción de emisiones. Es por esta razón que se crea un rubro especial para las Metodologías de Línea Base y Monitoreo específicas para proyectos de forestación y reforestación. Todo proyecto de reducción de emisiones de GEI, que forme parte del Mecanismo de Desarrollo Limpio (Proyecto MDL) debe cumplir con las siguientes condiciones: a) Reducir alguno de los siguientes gases de efecto invernadero indicados en el Anexo A del

Protocolo de Kyoto.

• Dióxido de Carbono (CO2) • Metano (CH4) • Óxido Nitroso (N2O) • Hidrofluorocarbonos (HFC)

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• Perfluorocarbonos (PFC) • Hexafluoruro de Azufre (SF6)

b) Participación voluntaria. c) Reducir emisiones consideradas adicionales a las que se producirían en ausencia de la actividad del

proyecto. d) Demostrar tener beneficios reales, mensurables y de largo plazo en relación con la mitigación de

los gases de efecto invernadero. e) Contribuir al desarrollo sostenible del país. f) Ser desarrollado en un país que haya ratificado el Protocolo de Kyoto (PK) y que posea una

Autoridad Nacional Designada (DNA) para el MDL. Comercialización de Bonos de Carbono El Mercado del Carbono es un sistema de comercio a través del cual los gobiernos, empresas o individuos pueden vender o adquirir reducciones de emisiones de GEI. El Mercado del Carbono se concreta como cualquier otro mercado, es decir, cuando hay un bien transferible que negociar entre un comprador y un vendedor, y se llega a un acuerdo del valor de este bien para cada parte. El comercio de reducciones de emisiones está basado en dos puntos:

a) No importa en qué parte del planeta se eviten las emisiones de GEI, el efecto global es el mismo, por lo que se permiten transacciones entre países muy distantes geográficamente.

b) En términos ambientales, no es tan importante si las emisiones se evitan hoy o en unos años. Dado

el tiempo de permanencia de los GEI en la atmósfera, el efecto ambiental de evitar las emisiones el día de hoy o en unos años es el mismo, siempre y cuando realmente se evite la emisión.

El Mercado del Carbono comprende dos tipos de transacciones: Las Transacciones basadas en Proyectos: Se negocian reducciones cuantificables de un proyecto. Dentro de este tipo de transacciones funciona la Implementación Conjunta (IC) y el Mecanismo de Desarrollo Limpio (MDL). Cuando no han sido expedidas las certificaciones de las reducciones de emisiones se negocian reducciones futuras con diferentes riesgos que incluyen la no reducción de las emisiones esperadas, la no realización del proyecto, etc. Cuando las certificaciones ya han sido expedidas, se negocian reducciones que ya han sido realizadas y por tanto son bienes negociables reales y de menor riesgo. El Comercio de Derechos de Emisión: Se transan derechos de emisión creados y asignados, los cuales determinan un límite de emisiones para una determinada empresa o entidad (representan cantidades de emisión que se pueden liberar sin incurrir en una falta legal). El emitir menos de lo permitido, deja un margen de permisos de emisión (o derechos de emisión) que pueden ser vendidos a entidades, que por razones diversas, no consiguieron emitir menos del límite establecido. Estos derechos pueden ser por ejemplo, los determinados por el Sistema Europeo de Comercio de Emisiones (EU ETS), creado para cumplir las obligaciones de reducción de emisiones europeas ante el PK. La participación de los países sudamericanos en este mercado se da por medio del MDL, el cual, como ya se explicó, permite vender las reducciones a los países desarrollados.

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Figura 4-2 Diagrama esquemático. Bonos de carbono - Proyectos MDL

Fuente: Guía del Mecanismo de Desarrollo Limpio para Proyectos del Sector Energía en Chile

Los CERs son las Reducciones Certificadas de Emisiones (Certified Emission Reductions) y son también conocidos como "Bonos de Carbono". Los CERs se generan durante la fase de ejecución de un proyecto y constituyen derechos o créditos negociables dentro del Mercado del Carbono. El CER es la unidad con la que trabaja el MDL y corresponde a una tonelada métrica de dióxido de carbono equivalente.

1 CER = 1 Bono de Carbono = 1 Tonelada de dióxido de carbono equivalente (ton CO2e)

Usualmente los GEI son contabilizados en ton de CO2 equivalente, tomando como referencia su Potencial de Calentamiento Global, lo que se presenta en el siguiente cuadro.

Potencial de Calentamiento Global de GEI

Gases de Efecto Invernadero (GEI) Equivalencia en CO2 (CO2e) de una medida de gas

Dióxido de Carbono CO2 Metano CH4 Óxido Nitroso N2O Hidrofluorocarbonos HFC Perfluorocarbonos PFC Hexafluoruro de azufre SF6

1 21

310 740

1.300 23.900

Tabla 4-2 Potencial de Calentamiento Global Fuente: Guía del Mecanismo de Desarrollo Limpio para Proyectos del Sector Energía en Chile

Los CERs son únicamente expedidos después de la certificación de la reducción de emisiones que propone un Proyecto MDL.

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Emisiones equivalentes del sistema propuesto en toneladas de CO2 equivalentes/año. Se estimaron 91,743 m3 de biogás anual en la Agencia de San José Sinicahua mediante el Software RETSCREEN de los cuales, la composición del biogás simulado en el programa de Thermoflex fue de 55% Metano y 41% de CO2. Para el cálculo de las toneladas equivalentes de CO2 en cuanto a la composición del metano se empleo el software que se muestra en la Figura 4-3.

( 0.55 CH4 ) x ( 91, 743 m3 ) = 50, 468.65 m3 de CH4

Figura 4-3 Conversión de Unidades

Fuente: www.epa.gov/cmop/resources/converter.html

Para el metano se tiene un valor de 720.692 Ton equivalentes de CO2 / anuales. Para el cálculo del porcentaje de CO2 restantes se efectúa la siguiente operación.

( 0.41 CO2 ) x ( 91, 743 m3 ) = 37, 614 m3 de CO2 / anuales.

78


3

2

22

2

3647.1

100393

126.19

033.1

2

2

2

mKg

mcm

KKgKKg

cmKg

TRP

mCO

F

mF

COCO

=

⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛⎟⎠⎞

⎜⎝⎛

°⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛ °⎟⎠⎞

⎜⎝⎛==

ρ

ρ

Finalmente se tiene que:

( 37, 614 m3 de CO2 / anuales ) x ( 33647.1m

Kgm ) = 51, 331.82 Kg de CO2 / anuales.

Lo que es lo mismo: 51.3 Ton de CO2 / anuales. El total de emisiones por año de CO2, será:

( 51.3 Ton equivalentes de CO2 / anuales ) + ( 720.692 Ton equivalentes de CO2 / anuales ) =

( 771.99 Ton equivalentes de CO2 / anuales)

4.5 Rezago social y marginación La marginación es un fenómeno estructural que se origina en la modalidad, estilo o patrón histórico de desarrollo, ésta se expresa, por un lado, en la dificultad para propagar el progreso técnico en el conjunto de la estructura productiva y en las regiones del país, y por el otro, en la exclusión de grupos sociales del proceso de desarrollo y del disfrute de sus beneficios. Los procesos que modelan la marginación conforman una precaria estructura de oportunidades sociales para los ciudadanos, sus familias y comunidades, y los expone a privaciones, riesgos y vulnerabilidades sociales que a menudo escapan al control personal, familiar y comunitario y cuya reversión requiere el concurso activo de los agentes públicos, privados y sociales. Como se puede observar en las figuras 4.4 y 4.5, la zona de estudio del presente trabajo de tesis tiene un alto grado de marginación y de acuerdo a los datos de la Secretaria de Desarrollo Social (SEDESOL), es de gran importancia que para erradicar la pobreza el municipio debe contar con los servicios básicos de electricidad, agua potable y drenaje, y así mismo que éstos cuenten con una infraestructura adecuada para satisfacer las necesidades primarias de vivienda. De esta manera se mejoran las condiciones de vida de los habitantes ayudando a la construcción de unidades escolares y servicios médicos.

4.6 Impacto social del proyecto Dentro de las grandes ventajas del proyecto, no solo encontramos las ambientales sino también las sociales, en donde se pretende que los habitantes de la población tengan acceso a una mejor calidad de vida. La comunidad al poder contar con electricidad suficiente para sus hogares, mejoraría sus condiciones de vida: por ejemplo: los niños podrían estudiar no solo con la luz del sol sino que podrían llevar tareas a casa y las podrían realizar después de terminar con sus labores en el campo, en casa todos los integrantes de la familia podrían estar al tanto de lo que acontece a diario en el país al mantenerse informados

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mediante sus radios, también podrían seguir tejiendo sus sombreros de palma por la tarde o noche, ya que se contaría con la iluminación necesaria en casa.. La salud también es un factor muy importante que se puede mejorar, ya que al contar con baños comunitarios la población aumentaría sus medidas de higiene. Además las mujeres se verían beneficiadas ya que al contar con agua caliente en los baños ya no tendrían que calentarla en casa para bañarse y esto contribuiría a la disminución de enfermedades respiratorias causadas por la continua inhalación del humo proveniente de la combustión de la leña en fogones. La economía de los habitantes también se vería beneficiada, ya que por ejemplo: se obtendrían fertilizantes de excelente calidad sin costo alguno, tendrían agua caliente para bañarse sin comprar leña o en algunos casos gas, y además su fuente de trabajo que es la elaboración del sombrero de palma podría mejorar al poder seguir realizando dicha labor al contar con iluminación en sus viviendas. Con las características del proyecto, podrían bañarse aproximadamente de 30 a 35 personas diario, en los baños comunitarios en tiempos aproximados de entre cinco y ocho minutos.

Figura 4-4 Oaxaca: Grado de marginación por municipio, 2005

Fuente: Estimaciones del CONAPO con base en el II Conteo de Población y Vivienda 2005, y Encuesta Nacional de Ocupación y Empleo (ENOE) 2005, IV Trimestre.

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Figura 4-5 Oaxaca. Región Mixteca: Grado de marginación por municipio, 2005

Fuente: Estimaciones del CONAPO con base en el II Conteo de Población y Vivienda 2005, y Encuesta Nacional de Ocupación y Empleo (ENOE) 2005, IV Trimestre.

4.7 Conclusión De acuerdo con lo que se describió en este capítulo se puede ver que hoy en día las fuentes de energía limpia y renovable se han estado usando como una alternativa a la quema de hidrocarburos cuyas emisiones como ya se ha mencionado con anterioridad ejercen efectos muy negativos sobre el medioambiente. Por otro lado estas fuentes alternas de energía han demostrado no solo ser más limpias que las convencionales sino también más baratas a la hora de suministrar servicios de energía para cubrir necesidades primarias en áreas que se encuentran alejadas de las redes del suministro eléctrico. En conclusión podemos decir que una de las grandes ventajas medioambientales de la biomasa es que su uso no contribuye a la aceleración del calentamiento global. La conversión de los residuos orgánicos para la generación de energía reduce significativamente los problemas que traen los manejos de éstos. Entre las grandes ventajas que se representan mediante el

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manejo del estiércol están la de disminuir los gases de efecto invernadero, evitar contaminación ambiental de aguas y malos olores. Otra de las grandes ventajas de la biomasa es que es un recurso local que no esta sujeto a fluctuaciones de precios de la energía, provocadas por las variaciones en el mercado internacional, como es el caso del petróleo. Como se describió en este capítulo el uso de los recursos de la biomasa puede incentivar las economías rurales e indígenas en nuestro país, así como establecer mejores condiciones de vida para los habitantes. A su vez la producción de biogás, para ser usado como combustible reduce significativamente el consumo de leña en las poblaciones rurales, con esto se contribuye significativamente a la reducción de la deforestación y a los problemas de salud de los habitantes de las comunidades causados por los gases en la combustión de la leña. Una de las grandes desventajas que presenta la utilización de la biomasa es que requiere disponibilidad en grandes volúmenes para producir potencia, en comparación con los combustibles fósiles, por lo que el transporte y manejo se encarecen y se reduce la producción de energía neta. Pero la clave fundamental para este problema en definitiva es ubicar el proceso de conversión cerca de las fuentes de producción.

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CONCLUSIONES

CONCLUSIONES

De acuerdo a los resultados de este trabajo de tesis podemos concluir que definitivamente para México, las tecnologías de energía renovable a pequeña escala representan una gran alternativa económica y ambiental para la provisión de energía a comunidades rurales remotas y para la expansión de la capacidad eléctrica instalada, ya sea por medio de sistemas aislados o por proyectos conectados a la red eléctrica. Y como se menciono en los capítulos descritos anteriormente este tipo de tecnologías pueden disminuir considerablemente la contaminación del medio ambiente, principalmente las emisiones de gases de los sistemas convencionales que utilizan combustibles fósiles, como el carbón, y productos derivados del petróleo. Una de las grandes ventajas del empleo de las fuentes de energía RENOVABLES es que son recursos abundantes y son utilizados de forma adecuada respetando sus ciclos naturales podemos garantizar la sustentabilidad. A su vez en esta investigación pudimos detectar que la producción y uso de la biomasa con fines energéticos puede alentar la participación de las comunidades a través de la creación de fuentes de empleo e inversión en el mercado rural. Lo cual sería un factor importantísimo que podría reducir la pobreza si se aplicara en comunidades rurales marginadas. Por otro lado el uso de la biomasa puede producir grandes beneficios ambientales, por ejemplo: se puede evitar la erosión del suelo, puede existir una regulación del ciclo hidrológico y un mejor hábitat de la fauna silvestre. Otra ventaja del usos de la biomasa serían las plantaciones energéticas, las cuales usadas en tierras degradadas pueden rehabilitarlas logrando así una mayor fertilidad en el suelo. El uso de desechos orgánicos en combustible, no solo genera energía, sino también trae como consecuencia grandes beneficios tales como: reducción de daños ambientales, también contribuye a que las plagas y enfermedades no aumenten, mejora el paisaje y sobre todo la calidad de vida de los habitantes. Si utilizamos adecuadamente el uso de la bioenergía podemos contribuir a la mitigación del cambio climático actual y también se pueden captar recursos financieros mediante el Mecanismo de Desarrollo Limpio (MDL). Para nuestra investigación tomamos como objetivo de estudio el municipio de San Antonio Sinicahua, Edo, de Oaxaca el cual presenta un elevado índice de marginación y esta colocado dentro de los 50 municipios más marginados de nuestro país. Al realizar la evaluación de la zona norte del municipio lo cual corresponde a las agencias de Yosocahua, San Isidro Siniyuco y San José Sinicahua, mediante un muestreo de tipo intencional o de juicio. Se obtuvieron los siguientes resultados: La comunidad de San Antonio Sinicahua se encuentra a una altitud de 2100 msnm, y sus coordenadas geográficas son: 17º 09´ latitud norte y 97º 34´ longitud oeste. El clima predominante del municipio es templado subhúmedo con lluvias en verano. El municipio es muy marginado, las principales actividades de los habitantes son la agricultura y la ganadería, pero solo para autoconsumo. Otra actividad por la que reciben alguna percepción económica es el tejido de sombrero de palma pero es muy mal pagado, la paga es de tan solo $3 por sombrero. La mayoría de las familias cuentan con aparatos eléctricos como radios muy sencillos, televisores y licuadoras básicamente.

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CONCLUSIONES

El combustible que se emplea principalmente en el municipio es la leña, ya que resulta más barato. En cuanto al suministro de energía eléctrica se puede apreciar que en Yosocahua se abastece al 47% de los habitantes, en San José al 40% y en San Isidro Siniyuco solo al 13%. Por otro lado para obtener un dato aproximado de demanda total en kW por agencias se propuso un esquema representativo de una unidad de vivienda para realizar el cálculo de consumo eléctrico por familia. Los datos obtenidos fueron los siguientes: San Isidro tiene una demanda de 22.31 kW, San José Sinicahua 33.9 kW y finalmente Yosocahua 31.45 kW. De a cuerdo a los valores obtenidos de la encuesta aplicada a la comunidad, se realizaron los cálculos a partir de un análisis en un proceso de digestión anaerobia, teniendo como base los residuos orgánicos de la comunidad; para este caso en especifico el estiércol de ganado. Al realizar la estimación del potencial energético por agencia se obtuvo una potencia de 87.39 kWQuímicos para San Isidro Siniyuco, para San José Sinicahua una potencia de 147.4 kWQuímicos y finalmente para Yosocahua el valor obtenido fue de: 137.3 kWQuímicos. Los resultados anteriores partiendo de un Poder Calorífico del biogás de: 20.838 MJ/ m3 y obtenidos a partir del método de coeficiente de rendimiento del estiércol. Para el método de RETSCREEN se obtuvieron los siguientes valores: una potencia de 30.65 kWQuímicos para San Isidro Siniyuco, para San José Sinicahua una potencia de 60.62 kWQuímicos y finalmente para Yosocahua el valor obtenido fue de: 51.68 kWQuímicos. Y por el método de la FAO: una potencia de 59.96 kWQuímicos para San Isidro Siniyuco, para San José Sinicahua una potencia de 66.04 kWQuímicos y finalmente para Yosocahua el valor obtenido fue de: 69.50 kWQuímicos. Como se puede apreciar existen grandes variaciones entre los distintos escenarios pero para fines teóricos todos son válidos y para no causar falsas expectativas se decidió optar por el método de simulación del software RETSCREEN. Con estos datos se decidió que la agencia que cuenta con las mejores características para la instalación del sistema de generación es la de San José Sinicahua debido al potencial energético con el que cuenta y presenta mayor facilidad de acceso. El digestor adecuado para este trabajo es el de tipo pistón con agitación por recirculación durante cinco horas al día, y finalmente de acuerdo a los datos obtenidos en el punto 2.6 el volumen final del digestor es de 273.24 m3 con las siguientes dimensiones: Longitud de 13.13 m, Ancho de 5.2 m y una profundidad de 4 m. Como el objetivo del proyecto de tesis es analizar la viabilidad para la conversión de energía eléctrica y térmica de una comunidad rural, se realizó un análisis que determino si el proyecto es técnica y económicamente factible, los resultados fueron los siguientes: Al evaluar tanto técnica como económicamente los dos sistemas de generación propuestos se puede observar que técnicamente ambos Sistemas de Generación resultan muy atractivos pero se opto por el MCI debido a que económicamente es más viable. Asumiendo éstos datos se estimo una inversión total de $ 697, 290.36, para generar los indicadores de rentabilidad del proyecto. Para el análisis económico se considero una Tasas de Rendimiento Económica Mínima Atractiva del 18%, observándose que el VPN es de $15,776,655 una AE de $3,020,997, la relación B/C es de 26.70, una TIRM de 38.92% y un PRsimple de 1.07.

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CONCLUSIONES

Para el aumento en la inversión del 20% se tiene: que el VPN es de $14, 363,507 una AE de $2, 750,400, la relación B/C es de 26.26, una TIRM de 34.39% y un PRsimple de 1.32. Para el aumento en la inversión del 30% se tiene: que el VPN es de $13, 656,932 una AE de $2, 615,101, la relación B/C es de 17.78, una TIRM de 33.19% y un PRsimple de 1.46. Para el aumento en la inversión del 40% se tiene: que el VPN es de $12,950, 356 una AE de $2, 479,803, la relación B/C es de 15.65, una TIRM de 32.09% y un PRsimple de 1.59. Por lo tanto el proyecto resulta ser tanto técnica como económicamente viable. Para la aplicación de un proyecto en donde se desea aprovechar la biomasa, no se deben dejar pasar todas aquellas consideraciones tanto ambientales como sociales. El propósito de la evaluación ambiental es asegurar, que las opciones de desarrollo bajo consideración sean ambientalmente adecuadas y sustentables, y que toda consecuencia ambiental sea reconocida pronto en el ciclo del proyecto y tomada en cuenta para el diseño del mismo. Podemos concluir que fuentes de energías alternas han demostrado no solo ser más limpias que las convencionales sino también más baratas a la hora de suministrar servicios de energía para cubrir necesidades primarias en áreas que se encuentran alejadas de las redes del suministro eléctrico. En conclusión podemos decir que una de las grandes ventajas medioambientales de la biomasa es que su uso no contribuye a la aceleración del calentamiento global. La conversión de los residuos orgánicos para la generación de energía reduce significativamente los problemas que traen los manejos de éstos. Entre las grandes ventajas que se representan mediante el manejo del estiércol están la de disminuir los gases de efecto invernadero, evitar contaminación ambiental de aguas y malos olores. Otra de las grandes ventajas de la biomasa es que es un recurso local que no esta sujeto a fluctuaciones de precios de la energía, provocadas por las variaciones en el mercado internacional, como es el caso del petróleo. También el uso de los recursos de la biomasa puede incentivar las economías rurales e indígenas en nuestro país, así como establecer mejores condiciones de vida para los habitantes. A su vez la producción de biogás, para ser usado como combustible reduce significativamente el consumo de leña en las poblaciones rurales, con esto se contribuye significativamente a la reducción de la deforestación y a los problemas de salud de los habitantes de las comunidades causados por los gases en la combustión de la leña. Una de las grandes desventajas que presenta la utilización de la biomasa es que requiere disponibilidad en grandes volúmenes para producir potencia, en comparación con los combustibles fósiles, por lo que el transporte y manejo se encarecen y se reduce la producción de energía neta. Pero la clave fundamental para este problema en definitiva es ubicar el proceso de conversión cerca de las fuentes de producción. Finalmente podemos concluir que el estudio de viabilidad para la conversión de biomasa en energía eléctrica y térmica de una comunidad rural e indígena: caso San Antonio Sinicahua, Oaxaca, resulta ser un proyecto ambicioso que en definitiva resulta viable después de la evaluación tanto técnica, económica y ambiental. Y contribuiría en definitiva para que los habitantes de la comunidad puedan satisfacer sus necesidades primarias energéticas, también su economía y salud se vería beneficiadas. En definitiva este

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CONCLUSIONES

proyecto no solo pretende generar energía limpia para evitar contaminación sino también pretende proponer una mejor calidad d vida para los habitantes de la comunidad.

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ÍNDICE DE TABLAS

ÍNDICE DE TABLAS

TABLA 1-1 PROCESOS TERMOQUÍMICOS DE CONVERSIÓN DE LA BIOMASA EN ENERGÍA ................................................. 8 TABLA 1-2 COMPOSICIÓN DE BIOGÁS ........................................................................................................................... 11 TABLA 1-3 TIPOS DE TECNOLOGÍAS EN LOS PROCESOS TERMOQUÍMICOS...................................................................... 18 TABLA 1-4 TIPOS DE TECNOLOGÍAS EN LOS PROCESOS BIOLÓGICOS ............................................................................. 19 TABLA 1-5 CLASIFICACIÓN DE PLANTAS ELÉCTRICAS................................................................................................... 20 TABLA 2-1 CONSUMO PROMEDIO DE APARATOS ELECTRODOMÉSTICOS........................................................................ 33 TABLA 2-2 DEMANDA TOTAL EN [KW] POR AGENCIA DE ESTUDIO .............................................................................. 34 TABLA 2-3 POTENCIAL ENERGÉTICO DE LA COMUNIDAD DE SAN ISIDRO SINIYUCO ..................................................... 34 TABLA 2-4 OBTENCIÓN DE METROS CÚBICOS DE BIOGÁS SECO AL DÍA; SAN ISIDRO SINIYUCO..................................... 37 TABLA 2-5 OBTENCIÓN DE METROS CÚBICOS DE BIOGÁS SECO AL DÍA; SAN JOSÉ SINICAHUA...................................... 37 TABLA 2-6 OBTENCIÓN DE METROS CÚBICOS DE BIOGÁS SECO AL DÍA; YOSOCAHUA................................................... 38 TABLA 2-7 OBTENCIÓN DE METROS CÚBICOS DE BIOGÁS SECO; COMPARACIÓN ENTRE RETSCREEN Y MÉTODO DE

COEFICIENTE DE RENDIMIENTO............................................................................................................................ 38 TABLA 2-8 OBTENCIÓN DE METROS CÚBICOS DE BIOGÁS SECO AL DÍA; SAN ISIDRO SINIYUCO..................................... 39 TABLA 2-9 OBTENCIÓN DE METROS CÚBICOS DE BIOGÁS SECO AL DÍA; SAN JOSÉ SINICAHUA...................................... 39 TABLA 2-10 OBTENCIÓN DE METROS CÚBICOS DE BIOGÁS SECO AL DÍA; YOSOCAHUA................................................. 40 TABLA 2-11 COMPARACIÓN DE [KWQUÍMICOS], ENTRE LAS AGENCIAS DE SAN ANTONIO SINICAHUA ............................. 40 TABLA 2-12 PRODUCCIÓN DE BIOGÁS ANUAL DE SAN ISIDRO SINIYUCO ...................................................................... 41 TABLA 2-13 PRODUCCIÓN DE BIOGÁS ANUAL DE SAN JOSÉ SINICAHUA; SOFTWARE RETSCREEN ............................ 41 TABLA 2-14 PRODUCCIÓN DE BIOGÁS ANUAL DE YOSOCAHUA..................................................................................... 42 TABLA 2-15 OBTENCIÓN DEL POTENCIAL ENERGÉTICO DE SAN ISIDRO SINIYUCO....................................................... 42 TABLA 2-16 OBTENCIÓN DEL POTENCIAL ENERGÉTICO DE SAN JOSÉ........................................................................... 43 TABLA 2-17 OBTENCIÓN DEL POTENCIAL ENERGÉTICO DE YOSOCAHUA ..................................................................... 43 TABLA 3-1 ESTIMACIÓN DEL POTENCIAL ENERGÉTICO DE LAS AGENCIAS DE ESTUDIO ................................................ 52 TABLA 3-2 COMPARATIVO DE LOS DIVERSOS ESCENARIOS, PARA LA OBTENCIÓN DEL POTENCIAL ENERGÉTICO........... 55 TABLA 3-3 MOTOR CICLO DIESEL. ............................................................................................................................... 60 TABLA 3-4 MICROTURBINA DE GAS. ............................................................................................................................ 61 TABLA 3-5 TABLA COMPARATIVA DE GENERACIÓN ELÉCTRICA-TÉRMICA .................................................................. 61 TABLA 3-6 INVERSIÓN DEL SISTEMA DE GENERACIÓN ................................................................................................. 63 TABLA 3-7 INVERSIÓN PARA EL SISTEMA DE RECUPERACIÓN DE BIOGÁS ..................................................................... 63 TABLA 3-8 ANÁLISIS ECONÓMICO DEL PROYECTO ....................................................................................................... 64 TABLA 3-9 ANALISIS DE SENSIBILIDAD DEL PROYECTO ............................................................................................... 65 TABLA 4-1 GASES DE EFECTO INVERNADERO ............................................................................................................... 71 TABLA 4-2 POTENCIAL DE CALENTAMIENTO GLOBAL.................................................................................................. 76

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ÍNDICE DE FIGURAS Y GRÁFICAS

ÍNDICE DE FIGURAS Y GRÁFICAS

FIGURA 1-1 ORIGEN DE LA BIOMASA .............................................................................................................................. 3 FIGURA 1-2 PRODUCTOS FINALES DE LA DESCOMPOSICIÓN DE DESPERDICIOS ORGÁNICOS............................................. 9 FIGURA 1-3 REPRESENTACIÓN GRÁFICA DE LA CORRIENTE DIRECTA Y CORRIENTE ALTERNA .................................... 14 FIGURA 2-1 REGIÓN GEOGRÁFICA DEL ESTADO DE OAXACA ....................................................................................... 23 FIGURA 2-2 AGENCIAS DEL MUNICIPIO DE SAN ANTONIO SINICAHUA ......................................................................... 24 FIGURA 2-3 ACTIVIDADES EN SAN ANTONIO SINICAHUA, DEL LADO IZQUIERDO UN HOMBRE SEMBRANDO, EN MEDIO LA

FORMA DE QUEMAR LA BASURA DENTRO DE LA COMUNIDAD Y DEL LADO DERECHO MUJERES TRABAJANDO EN LA ELABORACIÓN DEL SOMBRERO DE PALMA. .......................................................................................................... 28

FIGURA 2-4 LEVANTAMIENTO DE DATOS EN AGENCIAS DE ESTUDIO, DEL LADO IZQUIERDO ARMANDO HERNÁNDEZ CON UNA TRADUCTORA DE MIXTECO ENTREVISTANDO A UNA HABITANTE DE LA COMUNIDAD Y DEL LADO DERECHO ARACELI GUADARRAMA APLICANDO UNA ENTREVISTA EN SAN ISIDRO SINIYUCO. ............................ 30

FIGURA 2-5 ESQUEMA REPRESENTATIVO DE UNA UNIDAD DE VIVIENDA EN SAN ANTONIO SINICAHUA....................... 33 FIGURA 2-6 COMPOSICIÓN QUÍMICA DE BIOGÁS REGISTRADOS EN EL SOFTWARE THERMOFLOW ................................ 36 FIGURA 2-7 PODER CALORÍFICO SUPERIOR DEL BIOGÁS............................................................................................... 36 FIGURA 3-1 APROVECHAMIENTO DE LA BIOMASA Y DEL BIOGÁS.................................................................................. 49 FIGURA 3-2 MOTOR DE COMBUSTIÓN INTERNA Y GENERADOR PARA MOTOR CON BIOGÁS .......................................... 50 FIGURA 3-3 MICROTURBINA CAPSTONE ....................................................................................................................... 50 FIGURA 3-4 SIMULACIÓN DEL ESQUEMA ENERGÉTICO EN BASE A UN GRUPO ELECTRÓGENO QUE OPERA CON BIOGÁS

(MOTOR DE COMBUSTIÓN INTERNA)................................................................................................................... 56 FIGURA 3-5 SIMULACIÓN DEL ESQUEMA ENERGÉTICO EN BASE A UN GRUPO ELECTRÓGENO QUE OPERA CON BIOGÁS

(TURBINA DE GAS).............................................................................................................................................. 57 FIGURA 4-1 ESQUEMA REPRESENTATIVO PROTOCOLO DE KYOTO ................................................................................ 73 FIGURA 4-2 DIAGRAMA ESQUEMÁTICO. BONOS DE CARBONO - PROYECTOS MDL....................................................... 76 FIGURA 4-3 CONVERSIÓN DE UNIDADES....................................................................................................................... 77 FIGURA 4-4 OAXACA: GRADO DE MARGINACIÓN POR MUNICIPIO, 2005....................................................................... 79 FIGURA 4-5 OAXACA. REGIÓN MIXTECA: GRADO DE MARGINACIÓN POR MUNICIPIO, 2005 ......................................... 80 GRÁFICA 1-1 ENERGÍAS RENOVABLES EN MÉXICO ........................................................................................................ 2 GRÁFICA 2-1 TOTAL DE GANADO POR AGENCIA DE ESTUDIO ....................................................................................... 26 GRÁFICA 2-2 TOTAL DE SIEMBRA POR AGENCIA DE ESTUDIO....................................................................................... 27 GRÁFICA 2-3 FRECUENCIA DE ASEO SEMANAL POR AGENCIA DE ESTUDIO .................................................................. 27 GRÁFICA 2-4 EQUIPO ELÉCTRICO POR AGENCIA DE ESTUDIO....................................................................................... 27 GRÁFICA 2-5 COMBUSTIBLE EMPLEADO PARA COCINAR............................................................................................... 28 GRÁFICA 2-6 AGENCIAS QUE CUENTAN CON SERVICIO DE ENERGÍA ELÉCTRICA .......................................................... 29 GRÁFICA 2-7 AGENCIAS CON ENERGÍA ELÉCTRICA...................................................................................................... 30 GRÁFICA 3-1 ESCENARIOS DE PRODUCCIÓN DE POTENCIA ELÉCTRICA POR AGENCIA DE ESTUDIO................................ 55 GRÁFICA 3-2 GENERACIÓN ELÉCTRICA DEL MCI Y TG................................................................................................ 62 GRÁFICA 3-3 GENERACIÓN TÉRMICA DEL MCI Y TG................................................................................................... 62 GRÁFICA 3-4 PERIODO DE RECUPERACIÓN PARA CASO BASE ....................................................................................... 65

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NOMENCLATURA

NOMENCLATURA

A Amperes ca Corriente alterna Btu Unidad térmica británica CO Monóxido de carbono CO2 Dióxido de carbono cd Corriente directa CRE Certificados de Reducción de Emisiones HCs Hidrocarburos HR Humedad relativa Hz Hertz HHV Poder Calorífico Superior J Joule J/s Joules por segundo Kcal kilocalorías kg kilogramos kJ kilojoules km/s Kilómetros por segundo kW kilowatts kWe kilowatts eléctricos kWh kilowatts-hora kWt kilowatts-térmicos lb libras LHV Poder Calorífico Inferior lts litros m metros m2 metro cuadrado m3 metro cúbicos mm milímetros m/s metros por segundo MCI Motor de Combustión Interna MDL El Mecanismo de Desarrollo Limpio MTG Microturbina de Gas MO Materia Orgánica PK Protocolo de Kyoto ºC Grados Centígrados ºF Grados Farenheit TG Turbina de Gas US$ Dólares Americanos UE Unión Europea V Volts VS Sólidos Totales W Watts

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http://biodigestores.org/category/informaciongeneral/http://www.aacporcinos.com.ar/articulos/que_es_un_biodigestor.html http://www.azlom.com/catalogo/varios/ http://www.capstone.com/ http://www.un.org/esa/population/publications/wup2003/2003urban_rural.htm http://es.wikipedia.org/wiki/Desarrollo_sustentable http://es.wikipedia.org/wiki/Ciclo_de_proyecto_(ingenier%C3%ADa)

92

ANEXOS

ANEXOS

ANEXO 1 CARACTERÍSTICAS DEL ESTIÉRCOL DE LAS ESPECIES ANIMALES 1 / 2

1 lb = 0.4535924 kg1 ft = 0.3048 m 1 ft^3 = 0.028316847 m^31 gal = 3.785412 litros

CARACTERÍSTICAS DEL ESTIÉRCOL DE LAS ESPECIES ANIMALES

0.082

BOD5

993.1448

Contenido de Agua (%)

4.9210 7.9494

0.1179

Nitrógeno

(lts/Día)

0.23

6.435216.2773 32.5545

1.07950.3901 0.77110.1950

993.1448

0.450.169

0.166

0.41 0.57

0.325(Lbs/Día) 0.048 0.084

0.2(Lbs/Día) 0.06 0.1

0.023 0.045

Sólidos Totales (Kg/Día)

Fosfato (Lbs/Día)

Contenido de Nutrientes

6.6224

(Kg/Día)

993.1448 993.1448 993.1448

0.7257 1.1793 2.3587 4.7174

87.3

68.0389 113.3981 226.7962 453.5924

52.61725.6781 9.0850

87.387.3

52.1631

0.0374 0.05240.0054 0.0091 0.0187

18.9271

Sólidos Volátiles

87.3

Potasa

2.4 0.840.72 0.66Sólidos Volátiles (Lbs/Día) 0.17 0.31

Densidad (Lbs/Pié Cúbico) 60 60

Sólidos Totales (Lbs/Día) 0.2 0.39 3 1

60 60 60 60

0.9 0.82

90.8 90.890.8 90.8Contenido de Agua (%) 90.8 90.8

0.27

Potasa (Lbs/Día) 0.145 0.229 0.289 0.373 0.31

0.43

Fosfato (Lbs/Día) 0.127 0.191 0.25 0.318

0.17 0.36

6 7.4 6.2

1.6


Nitrógeno (Lbs/Día) 0.26 0.34

7.3

Densidad (Lbs/Pié Cúbico)

7.5 9.4

60 60

Sólidos Totales (Lbs/Día)

Producción Diaria

1.7

Sólidos Volátiles (Lbs/Día) 3 4.4

(Lbs/Día)BOD5 0.8


(Lbs/Día)

(Galones/Día)

(Piés Cúbicos/Día)

6.93.5 5.2

21.2

8.7

30

60

88.4 88.4

3.8 5.6

0.5 0.75

60

45

60

88.4 88.4

7.9

1 1.2

88.4

1.05

0.410.06

Potasa (Lbs/Día) 0.048

Fosfato (Lbs/Día) 0.023

Nitrógeno (Lbs/Día)

60 75 63

0.325

12501000 Cow

Tamaño del Animal

GANADO LECHERO

Tamaño del Animal (Lbs) 500 750

GANADO DE CARNE

0.084

0.2

0.45

0.1

0.082

0.169

0.045

0.57

0.166 0.23

BOD5. Una prueba estándar para evaluar la fuerza del agua de desperdicio. Es una medida del oxígeno utilizado enla oxidación bioquímica de materia orgánica sobre un periodo de cinco días a una temperatura de 68 gradosFahrenheit.

Producción Diaria

(Kg/Día) 5.4431 9.0718

(Kg)

GANADO LECHERO

8.6 1.7

Sólidos Totales

1.70.43 2.38

1.3 2.1 4.3

1.6


BOD5 (Lbs/Día) 0.26 0.86

62

635.0294

(Kg/Día)

Densidad (Kg/m3)

37.4756

18.5973

(m3/Día)

37.1946

87.387.3

62

(Lbs/Día)

Sólidos Volátiles (Lbs/Día)


Densidad (Lbs/Pié Cúbico) 62

5.2 10.4

87.3 87.3

2.6

87.3 87.3

14.6

62 62

500 1400

41 82 115

1000

9.9 13.9

0.66 1.851.32

5

Producción Diaria

(Lbs/Día) 12 20

(Galones/Día) 1.5 2.4

(Piés Cúbicos/Día) 0.19 0.32


GANADO DE CARNE

Tamaño del Animal (Kg) 226.7962 340.1943 453.5924 566.9905 Cow

(Litros/Día) 14.3846 21.1983

(Metros Cúbicos/Día)

0.0142 0.0212

29.9048

88.4 88.4

13.6078 20.4117 27.2155 34.0194 28.5763

0.0283 0.0340 0.0297Producción Diaria

(Kg/Día)

961.1079961.1079 961.1079

28.3906 35.5829

88.4Contenido de Agua

3.9463 3.3112

2.8123(Kg/Día) 1.3608 1.9958 2.7216

3.1298

3.3566

1.5876

(%) 88.4 88.4

Densidad (Kg/Metro Cúbico)

961.1079 961.1079

Sólidos Totales (Kg/Día)

Sólidos Volátiles

0.7257

2.3587


BOD5 (Kg/Día) 0.3629 0.77110.5443 0.9072

(Lbs/Día) 0.1700 0.2600

0.1450 0.2290

0.1270 0.1910

0.3400 0.4300

0.31000.2890 0.3730

0.2700

0.3600

0.2500 0.3180

Nitrógeno

Potasa (Lbs/Día)

90.8Contenido de Agua (%) 90.8 90.8

Fosfato (Lbs/Día)

Sólidos Totales (Kg/Día) 0.0907 0.1769


961.1079 961.1079

90.8

961.1079 961.1079 961.1079 961.1079

90.8 90.8

Sólidos Volátiles (Kg/Día) 0.0771 0.1406 0.3266 0.2994

0.4082 0.3719 1.3608 0.4536

1.0886 0.3810

ANEXO 1 CARACTERÍSTICAS DEL ESTIÉRCOL DE LAS ESPECIES ANIMALES 2 / 2

0.015 0.105

0.0023


BOD5 (Lbs/Día) 0.09 N/A 0.014

0.053

Nitrógeno (Lbs/Día) 0.045 0.00240.27 0.0029

0.0014 0.0009

Fosfato (Lbs/Día)

Potasa

0.0025 0.00123

(Lbs/Día) 0.039 0.205

0.0361 9.4

0.037 0.0250.85 7.5Contenido de Sólidos Volátiles (Lbs/Día)

Contenido de Sólidos Totales (Lbs/Día)

75 79.5

Densidad (Lbs/Pié Cúbico) 65 60


Producción Diaria

(Lbs/Día) 4 45

(Galones/Día)

(Piés Cúbicos/Día) 0.062 0.75

60

0.0035

0.46 5.63 0.027

74.8 74.8

0.0024

0.018

60

Animal

Tamaño del Animal (Lbs)

Fosfato

BORREGOS, CABALLOS, AVES

Potasa (Lbs/Día) 0.012 0.024

2

Engorda

0.05 0.048

Aves

Ponedoras

0.054 0.048

100 1000

0.21 0.14

4

0.0610.181

0.0223(Lbs/Día) 0.0118 0.173 0.059

Borregos Caballos


Nitrógeno (Lbs/Día) 0.016 0.029 0.068 0.062 0.23 0.078

0.72 0.66 2.4 0.84BOD5 (Lbs/Día) 0.17 0.31

60

2.4 0.840.72 0.66

1

60

Sólidos Volátiles (Lbs/Día) 0.17 0.31

Contenido de Agua (%) 90.8

30.9 0.82

6060

Sólidos Totales (Lbs/Día) 0.2 0.39

60 60

90.8

1.4

90.8 90.8

1.13 1.1

90.8 90.8

Densidad (Lbs/Pié Cúbico)

0.19Producción Diaria

(Lbs/Día) 2.3 4.2

(Piés Cúbicos/Día) 0.07

(Galones/Día) 0.27

0.16

275 375

0.540.15

8.9 33

0.48 4

11

Cerdo Amamantand

Cerdo en Crecimiento

Cerdo en Finalización

350

Cerda y Camada Verraco

150

Cerda Gestante

CERDOS


0.038

Tipo

9.8

Cerdo en Crecimiento

Cerdo en Finalización

Cerda Gestante

1.0433 1.9051

CERDOS

Cerda y Camada Verraco

Tamaño del Animal (Kg) 15.8757 29.4835 68.0389

Tipo Cerdo Amamantando

158.7573

Producción Diaria

(Kg/Día)

170.0972


(Litros/Día)

0.0011 0.0020

4.4452 4.0370

0.0045 0.0042

5.299615.1416

0.0153

4.2775 4.1640

961.1079 961.1079

1.0221 1.8170

90.8

14.9685 4.9895

124.7379

961.1079961.1079 961.1079

0.0054


90.8 90.890.8Contenido de Agua (%) 90.8 90.8

961.1079

0.2994

0.3719

1.0886 0.3810

1.3608 0.4536

Sólidos Volátiles

0.4082

(Kg/Día) 0.0771 0.1406 0.3266

Sólidos Totales (Kg/Día) 0.0907 0.1769

(Kg/Día) 0.0771 0.1406


0.0610Potasa

0.0500 0.0480 0.1730 0.0590Fosfato (Lbs/Día) 0.0118 0.0223

BORREGOS, CABALLOS, AVES

0.0540 0.0480 0.1810(Lbs/Día) 0.0120 0.0240

0.0620

1.0886 0.3810


0.2300 0.0780

0.29940.3266

0.0680

BOD5

0.9072

Animal Borregos CaballosAves

Ponedoras Engorda

Tamaño del Animal (Kg)

0.0635


0.0018 0.0212 0.0001 0.0001

Densidad

45.3592 453.5924

0.0953

1.8144

Producción Diaria

(Kg/Día) 1.8144 20.4117

(Litros/Día) 1.7413 21.3119

Contenido de Agua (%) 75 79.5

0.1022 0.0681

0.0168 0.0113

0.0240 0.0163

(Kg/Metro Cúbico)

74.8 74.8

961.1079 961.10791041.2002 961.1079

Contenido de Sólidos Totales (Kg/Día)

Contenido de Sólidos Volátiles (Kg/Día) 0.3856 3.4019

0.4536 4.2638

0.0024

BOD5 (Kg/Día) 0.0408 N/A 0.0064


0.0010

0.0390 0.2050 0.0014

0.0029

0.00250.0150 0.1050

0.0009

Fosfato (Lbs/Día)


0.0012

Potasa (Lbs/Día)

ANEXO 1 PRODUCCIÓN DIARIA DE BIOGAS SECO 1 / 1

Deyecciones de bovinos 0.33 - -Estiercol de ganado 0.23 - 0.50 - -Estiercol de bovinos 0.86 58 10Estiercol de pollos 0.31 60 30Estiercol de aves 0.56 69 9Desechos de cerdos 1.02 68 20Estiercol de ovinos 0.37 a 0.61 64 20

Ganado Peso promedio (Kg)Coeficiente de

Rendimiento del Estiércol (%)

Deyección (Kg/dia)

Densidad (Kg/m3)

Deyección (m3/dia)

Sólidos Totales

No. Animales Kg MO Seca/día

Kg MO Humeda/dia

m3 Biogas/Kg de MO

m3 de Biogas Seco/día

Bovino 450 8% 36 993.14 0.0362 4.57 60 274.2 2160 0.86 235.812Caprino 45 8% 3.6 65 0.0554 1.07 130 139.1 468 0.49 68.159Ovino 50 8% 4 1041.2 0.0038 1 44 44 176 0.49 21.56Mular 250 8% 20 961.1 0.0208 4.2638 16 68.2208 320 0.365 24.900592Porcino 150 8% 12 961.1 0.0125 0.3719 26 9.6694 312 1.02 9.862788Aves 6 8% 0.48 961.1 0.0005 0.024 151 3.624 72.48 0.56 2.02944

0.630833333



Deyección (Kg/dia)

Densidad (Kg/m3)

Deyección (m3/dia)

Sólidos Totales


Kg MO Humeda/dia

m3 Biogas/Kg de MO


Bovino 450 8% 36 993.14 0.0362 4.57 82 374.74 2952 0.86 322.2764Caprino 45 8% 3.6 65 0.0554 1.07 236 252.52 849.6 0.49 123.7348Ovino 50 8% 4 1041.2 0.0038 1 203 203 812 0.49 99.47Mular 250 8% 20 961.1 0.0208 4.2638 32 136.4416 640 0.365 49.801184Porcino 150 8% 12 961.1 0.0125 0.3719 35 13.0165 420 1.02 13.27683Aves 6 8% 0.48 961.1 0.0005 0.024 190 4.56 91.2 0.56 2.5536

0.630833333



Deyección (Kg/dia)

Densidad (Kg/m3)

Deyección (m3/dia)

Sólidos Totales


Kg MO Humeda/dia

m3 Biogas/Kg de MO


Bovino 450 8% 36 993.14 0.0362 4.57 94 429.58 3384 0.86 369.4388Caprino 45 8% 3.6 65 0.0554 1.07 55 58.85 198 0.49 28.8365Ovino 50 8% 4 1041.2 0.0038 1 203 203 812 0.49 99.47Mular 250 8% 20 961.1 0.0208 4.2638 38 162.0244 760 0.365 59.138906Porcino 150 8% 12 961.1 0.0125 0.3719 21 7.8099 252 1.02 7.966098Aves 6 8% 0.48 961.1 0.0005 0.024 331 7.944 158.88 0.56 4.44864 kWe

48.05634

kWe

30.58491

kWe

51.58598

MJ/s

0.1373

MJ/s

0.08739

MJ/s

0.147412734.3688

11863.0514

MJ/m3

MJ/m3

MJ/m3

7550.1038362.32382

PRODUCCIÓN DIARIA DE BIOGAS SECO

SAN ISIDRO SINIYUCO

11.2997 427 3.785

PRODUCCIÓN ESPECIFÍCA DE METANO PARA DIFERENTES TIPOS DE DESECHOS

SAN JOSÉ SINICAHUA

778 984.2781

0.12926944

MaterialProducción de gas por unidad de materia seca

(m3/kg)Metano (%)

Tiempo de permanencia

(dias)

El biogás tiene un poder calorífico medio entre 18.8 y 23 MJ/m3 y puede enplearse en motores deconversión interna, para cocción de alimentos, iluminación y calefacción doméstica, entre otros usos.

Poder Calirífico del Biogás 20.838 MJ/m3 aprox.

MJ1 kW/h = 3.6


TOTALES 951 8% 76.08 0.12926944 5764.8

TOTALES

3.78511.2997

538.8142 3508.48TOTALES 951 8% 76.08

YOSOCAHUA

951 8% 76.08 742 869.2083 5564.880.12926944 11.2997


3.785

kW termicos

87.38546

kW termicos

569.298944

147.38853

kW termicos

137.30384

611.112814

ANEXO 2 RESULTADO DE LAS ENCUESTAS APLICADAS 1/2

Viviendas 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 TOTALES

GanadoVacuno y Bovino 7 5 4 2 4 2 5 3 2 2 4 4 4 2 3 5 2 60Caprino 20 10 1 7 3 5 25 15 12 18 14 130Ovino 5 20 5 5 1 8 44Equino 0Mular 2 2 2 1 2 1 1 1 1 2 1 16Porcino 3 2 1 2 1 1 1 1 2 1 3 1 2 1 1 1 1 1 26Aves 8 8 11 6 4 12 10 7 3 13 10 6 8 5 8 10 14 8 151

CampoMaíz 2 1 1.5 1.5 2 3 1.5 2 1.5 1 1.5 1.5 1 2 2 0.3 0.5 0.5 1 1 0.5 28.75Frijol 1 1 0.5 0.5 0.5 1.5 0.5 0.3 0.3 0.3 0.3 6.5Alberjón 0.5 0.5 1.5 1 0.3 3.75Trigo 1 0.5 0.5 0.5 1 0.5 1 0.3 0.3 0.3 0.3 0.3 6.25

BasuraPlástico 1 1 1 1 2 1 1 1 1 1 2 1 1 1 1 1 1 1 2 2 1 25Unicel 0Papel y Cartón 2 0.5 1 0.5 0.5 4.5Vidrio 0Aluminio 0

Combustible empleado para cocinar

Leña 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 21Gas 1 1 2Gasolina 0Otro 0

Tipo de estufa o boilerEstufa 1 1 1 1 1 1 6

Región San Isidro Siniyuco

SUPERFICIE EN HECTÁREAS

BOLSAS A LA SEMANA

SAN ANTONIO SINICAHUA, OAXACA

Boiler 0

Procedencia de agua potablePozos 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 21Rios 0Pipas 0Otros 0

Destino de la basura generadaSe quema 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 21Se tira 0Otros 0

Integrantes por familiaHombres 0 4 4 3 2 3 1 1 2 2 3 1 1 1 1 1 1 2 4 2 3 42Mujeres 4 4 2 4 3 5 4 3 1 3 1 3 3 1 2 1 1 1 3 49

Con qué frecuencia se baña1 a 2 veces a la semana 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 113 a 4 veces a la semana 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 105 a 6 veces a la semana 0Todos los dias 0

Habitaciones por vivienda1 a 2 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 113 a 4 1 1 1 1 1 1 1 1 85 a 6 1 1 2Más de 6 0

Vivienda con bañoSi 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 21No 0

Tipo de bañoFosa séptica o letrina 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 20Seca 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 20Agua 0WC 0Otro 0

Tipos de ServicioEnergía Eléctrica 1 1 1 1 1 1 1 1 1 9Agua Potable 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 21Drenaje 0


Viviendas 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 TOTALES

Región San Isidro Siniyuco


Aparatos EléctricosTV 1 1 1 1 1 5Radio 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 15Horno de MicroOndas 1 1Plancha 1 1 2Refrigerador 1 1 1 1 1 5DVD 1 1 1 1 4Lavadora 1 1Licuadora 1 1 1 1 1 1 1 1 8

Posibilidad de Generar Energía Eléctrica en la Comunidad

De acuerdo 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 20Desacuerdo 1 1No le importa 0No sabe 0

Posibilidad de crear baño comunitario para aseo

De acuerdo 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 21Desacuerdo 0No le importa 0No sabe 0


Viviendas 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 TOTALES

GanadoVacuno y Bovino 2 2 4 2 2 2 2 2 3 3 4 4 3 2 2 9 3 4 4 2 4 2 3 2 6 2 2 82Caprino 11 10 12 10 3 36 4 15 25 70 30 10 236Ovino 10 11 10 4 8 6 5 25 9 20 27 10 9 8 15 20 6 203Equino 1 1Mular 1 2 1 2 2 2 1 1 1 4 2 1 1 2 1 2 1 1 1 1 1 1 32Porcino 1 2 1 1 1 1 1 2 2 1 1 2 4 1 1 2 2 1 2 1 1 2 1 1 35Aves 6 5 1 3 10 2 11 13 5 2 5 3 8 3 15 2 8 12 4 12 12 15 8 10 15 190

CampoMaíz 1 0.5 4 1 1 1 3 1 1 1 4 1 1 1 0.5 2 0.75 2 2 1 3 2 6 1 3 2 1 1 1 1 3 2 4 2 3 2 1.5 0.5 68.75Frijol 0.25 0.5 0.5 0.5 1 0.25 1 0.25 4.25Alberjón 0.75 0.5 0.5 0.25 1 0.25 3.25Trigo 1 0.5 1.5

BasuraPlástico 0Unicel 0Papel y Cartón 0Vidrio 0Aluminio 0


Leña 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 38Gas 1 1 2Gasolina 0Otro 0

Tipo de estufa o boilerEstufa 1 1 1 1 1 1 1 1 1 9Boiler 0

Procedencia de agua potable

Pozos 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 38Rios 0Pipas 0Otros 0

Destino de la basura generada

Se quema 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 38Se tira 0Otros 1 1 1 1 1 1 1 1 1 9

Integrantes por familiaHombres 1 3 2 2 1 2 1 1 1 3 1 1 2 1 3 3 1 1 2 1 1 3 1 4 1 1 2 3 1 4 3 1 4 3 65Mujeres 2 3 2 2 1 3 1 3 3 1 3 2 3 1 4 1 2 2 1 2 4 4 3 1 3 2 2 2 2 3 6 4 1 1 4 3 2 2 91

156Con qué frecuencia se baña

1 a 2 veces a la semana 1 1 1 1 1 53 a 4 veces a la semana 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 285 a 6 veces a la semana 1 1Todos los dias 1 1 1 1 4

Región San José

NO SE GENERA BASURA (TODA SE QUEMA)


BOLSAS A LA SEMANA



Viviendas 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 TOTALES

Región San José


Habitaciones por vivienda1 a 2 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 193 a 4 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 185 a 6 1 1Más de 6 0

Vivienda con bañoSi 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 30No 1 1 1 1 1 1 1 1 8

Tipo de bañoFosa séptica o letrina 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 30Seca 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 30Agua 0WC 0Otro 0

Tipos de ServicioEnergía Eléctrica 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 28Agua Potable 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 38Drenaje 0

Aparatos EléctricosTV 1 1 1 1 1 5Radio 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 24Horno de MicroOndas 0Plancha 1 1 2Refrigerador 1 1 1 3DVD 1 1 1 3Lavadora 0Licuadora 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 15


De acuerdo 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 37Desacuerdo 0No le importa 0No sabe 1 1


De acuerdo 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 37Desacuerdo 0No le importa 0No sabe 1 1


Viviendas 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 TOTALES

GanadoVacuno y Bovino 3 5 3 4 5 4 3 4 3 2 3 2 4 4 3 4 4 4 2 3 5 5 3 3 4 1 2 2 94Caprino 5 14 4 7 25 55Ovino 15 3 15 25 15 10 20 6 2 4 20 3 10 12 20 3 20 203Equino 0Mular 1 2 3 1 1 2 2 2 1 1 2 2 2 3 2 3 1 1 2 2 1 1 38Porcino 1 1 1 2 1 2 1 1 1 1 2 2 1 1 1 1 1 21Aves 9 8 15 15 13 13 6 5 10 4 18 50 19 4 10 6 2 8 34 1 8 2 12 8 11 5 20 15 331

CampoMaíz 0.5 1.5 1.5 1 3 1 1.5 1 0.5 1 2 0.5 1.5 1.5 2 1.5 1 0.5 0.5 0.63 0.25 1 2 1 1 4 1.5 3 0.25 1.5 8 0.5 3 3 54.125Frijol 0.5 0.25 1 0.38 1 0.5 1.5 0.63 0.5 2 0.25 8.5Alberjón 1.5 0.25 0.5 0.25 0.38 0.5 0.33 1.25 4.955Trigo 0.5 0.5 1.25 1 0.5 0.25 0.5 0.25 4.75

BasuraPlástico 0Unicel 0Papel y Cartón 0Vidrio 0Aluminio 0


Leña 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 35Gas 1 1 1 1 4Gasolina 0Otro 0

Tipo de estufa o boilerEstufa 1 1 1 1 1 1 1 1 8Boiler 0

Procedencia de agua potable

Pozos 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 35Rios 0Pipas | 0Otros 0

Destino de la basura generada

Se quema 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 35Se tira 0Otros 0

Integrantes por familiaHombres 1 2 1 3 1 2 1 3 2 1 3 3 1 3 1 2 1 4 1 2 2 5 2 2 3 1 1 1 1 1 57Mujeres 1 1 2 1 3 1 4 3 1 1 1 2 1 1 2 2 2 2 1 2 3 1 2 6 5 4 2 1 3 1 1 1 1 65



BOLSAS A LA SEMANA

Región Yosocahua

NO SE GENERA BASURA (TODA SE QUEMA)


Viviendas 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 TOTALES


Región Yosocahua

Con qué frecuencia se baña1 a 2 veces a la semana 1 1 1 1 1 1 1 1 83 a 4 veces a la semana 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 275 a 6 veces a la semana 0Todos los dias 0

Habitaciones por vivienda1 a 2 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 253 a 4 1 1 1 2 1 1 1 1 95 a 6 1 1Más de 6 1 1

Vivienda con bañoSi 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 28No 1 1 1 1 1 1 1 7

Tipo de bañoFosa séptica o letrina 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 28Seca 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 28Agua 0WC 0Otro 0

Tipos de ServicioEnergía Eléctrica 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 33Agua Potable 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 33Drenaje 0

Aparatos EléctricosTV 1 1 1 1 1 1 1 1 8Radio 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 2 1 1 1 1 1 1 29Horno de MicroOndas 1 1Plancha 1 1 2Refrigerador 1 1DVD 1 1 1 1 4Lavadora 1 1Licuadora 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 15


De acuerdo 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 34Desacuerdo 0No le importa 0No sabe 1 1


De acuerdo 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 35Desacuerdo 0No le importa 0No sabe 0

ANEXO 3

UNIVERSIDAD NACIONAL AUTÓNOMA DE MÉXICO FACULTAD DE INGENIERÍA

OBJETIVO: Conocer las condiciones sociales y necesidades energéticas de la población de algunas agencias pertenecientes a la cabecera municipal de San Antonio Sinicahua, estado de Oaxaca. Fecha: ___________________________ Ubicación: _______________ Nombre: __________________________ I. DATOS GENERALES 1. Sexo : (F) (M) 2. Edad: _____________ 3. Estado Civil: Soltero(1) Casado(2) Divorciado(3) Viudo(4) Unión Libre(5) 4. Lugar de Nacimiento (especifica comunidad) _________________________ 5. Tiempo de residencia en San Antonio Sinicahua _______años _______ meses 6. ¿ Recibe algún apoyo de programas gubernamentales ? Si (1) No (2) 7. ¿Qué programa y cuál es su ingreso? ____________________________________________________________________________

II. PRODUCTOS AGRÍCOLAS Y DESECHOS FORESTALES Y ORGÁNICOS 8. ¿Qué combustible utiliza para cocinar? (1) Leña (2) Gas (3) Gasolina (4) Otro, especificar 9. ¿Tipo de estufa y boiler? 10. ¿Cuenta con ganado ? Ganado Cantidad Vacuno Bovino Caprino Ovino Equino Mular Porcino Aves 11. ¿ Su ganado esta en una zona cercada o al aire libre, de ser así que extensión ocupan para el pastoreo aproximadamente ? 12. ¿ Si se dedica al campo qué siembra ?

Especie Superficie en hectáreas Producción en toneladas

Maíz Frijol Alberjón

ANEXO 3

13. ¿Aproximadamente qué cantidad de residuos agrícolas quedan después de la cosecha? 14. ¿Aproximadamente que cantidad de residuos como paja, pasto, forraje, zacate y hojas de los árboles considera que se puede recolectar para procesarla?

15. El agua potable que utiliza proviene de: (1) Pozos (2) Ríos (3) Pipas (4) Otro, especificar. 16. Basura generada

Basura Bolsas a la semana Plástico Unicel Papel Cartón Vidrio Aluminio Residuos orgánicos

Otros:

17. ¿Qué hace o que destino le da a la basura? III. NÚMERO DE HABITANTES, VIVIENDA, SERVICIOS, HÁBITOS DE HIGIENE Y NÚMERO DE APARATOS ELECTROMÉSTICOS. 18. Integrantes por familia

GÉNERO PARENTESCO EDAD F M P M H Otro Cuál

19. ¿Con que frecuencia se baña? Una a dos veces a la semana (1) Tres a cuatro veces a la semana (2) Cinco a seis veces a la semana (3) Más veces a la semana (4) 20. ¿Cuántos cuartos tiene la vivienda? Uno a dos (1) Dos a cuatro (2) Cuatro a seis (3) Mas de seis (4)

ANEXO 3

21. ¿La vivienda cuenta con baño? Si (1) No (2) 22. ¿Qué tipo de baño? (1) Fosa séptica o letrina (a) seca (b) agua (2) WC (3) Otro, especificar 23. ¿Con que servicios públicos cuenta? Servicios Si (1) No (2) Energía eléctrica Agua potable Drenaje 24. De la siguiente lista con qué número de aparatos eléctricos cuenta:

Aparatos eléctricos Cantidad T. V. Radio

Horno de Microondas Plancha

Refrigerador DVD

Lavadora Plancha

25. ¿Qué pensaría de la posibilidad de tener energía eléctrica producida en la misma comunidad? (1) Esta de acuerdo (2) No está de acuerdo (3) No le importa (4) No sabe 26. ¿Qué pensaría de la posibilidad de tener un baño comunitario para aseo? (1) Esta de acuerdo (2) No está de acuerdo (3) No le importa (4) No sabe

ANEXO 4 DIMENSIONAMIENTO DEL BIODIGESTOR 1/1

El volumen de un digestor está dado por la siguiente fórmula:

donde:

C es la capacidad deseada en biogas por día.R es la relación estiércol húmedo/estiércol seco, comúmnente 5.D es el peso de agua añadida a cada unidad de peso de estiércol.tF es el tiempo de fermentación en días.Y es el gas producido por unidad de peso de estiércol seco.d es la densidad de la mezcla estiércol-agua.

El volumen del digestor V es proporcional a la relación tF/Y, por lo que un aumentoen la temperatura de fermentación, dentro de cierto rango, aumenta el rendimiento delgas Y, permitiendo reducir el tiempo de retención tF o disminuir V.

En el siguiente ejemplo, si C=374 m3/día, R=5, D=1; tF=25 días, Y=0,2 m3/kg, d=1102 kg/m3,el volumen del digestor sería 425m3. Sin embargo, suele ser sobredimensionado en un40% y el volumen final es 170 m3

Constante Valor UnidadC 611.1128 m3/díaR 4D 1tF 15 díasY 0.12926944 m3/kgd 830.44 kg/m3

(1+D) 2(1+D) tF 30R (1+D) tF 120C * R (1+D) tF 73333.5360(Y * d) 107.3505V = [C * R (1+D) tF ]/(Y * d) 683.1224 m3

Sobredimensionado en un 40% 424.2287 m3

Por lo tanto, finalmente: 273.2489 m3

Leonor Carrillo. 2003. Microbiología Agrícola. Capítulo 5CÁLCULO PARA EL VOLUMEN DEL DIGESTOR

V = [C * R (1+D) tF ]/(Y * d)

ANEXO 5 CÁLCULO DE POTENCIA ELÉCTRICA POR AGENCIA 1/2

Habitaciones por vivienda Potencia [W] 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21

2 400 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 14 800 1 1 1 1 1 1 1 16 1200 1 1

800 800 800 800 400 1200 400 800 400 800 400 400 1200 400 400 400 400 400 400 800 800

Habitaciones por vivienda Potencia [W] 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21

2 7620 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 14 15240 1 1 1 1 1 1 1 16 22860 1 1

15240 15240 15240 15240 7620 22860 7620 15240 7620 15240 7620 7620 22860 7620 7620 7620 7620 7620 7620 15240 15240

Vivienda con baño Potencia [W] 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21

SI 100 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1NO 0

100 100 100 100 100 100 100 100 100 100 100 100 100 100 100 100 100 100 100 100 100

Aparatos Eléctricos Potencia [W] 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21

TV 120 1 1 1 1 1Radio 40 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1Horno de MicroOndas 1200 1Plancha 1000 1 1Refrigerador 250 1 1 1 1 1DVD 25 1 1 1 1Lavadora 400 1Licuadora 400 1 1 1 1 1 1 1 1

2276.3 438.75 626.25 30 30 1188.8 0 30 0 0 0 0 517.5 330 0 120 30 30 330 517.5 517.5

Habitaciones por vivienda Potencia [W] 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38

2 400 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 14 800 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 16 1200 1

400 800 800 400 400 400 400 400 800 400 800 400 800 400 800 400 800 800 800 400 800 800 400 400 1200 800 800 400 400 400 800 800 800 400 800 400 800 400

Habitaciones por vivienda Potencia [W] 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38

2 720 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 14 1440 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 16 2160 1

7620 15240 15240 7620 7620 7620 7620 7620 15240 7620 15240 7620 15240 7620 15240 7620 15240 15240 15240 7620 15240 15240 7620 7620 22860 15240 15240 7620 7620 7620 15240 15240 15240 7620 15240 7620 15240 7620

Vivienda con baño Potencia [W] 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38

SI 100 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1NO 0 1 1 1 1 1 1 1 1

100 0 100 0 100 100 100 0 100 0 100 100 100 100 100 100 100 100 100 100 100 100 0 0 100 100 100 0 100 100 100 100 100 100 100 100 100 0

Aparatos Eléctricos Potencia [W] 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38

TV 120 1 1 1 1 1Radio 40 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1Horno de MicroOndas 1200Plancha 1000 1 1Refrigerador 250 1 1 1DVD 25 1 1 1Lavadora 400Licuadora 400 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1

330 0 517.5 30 0 0 30 1188.75 30 0 0 330 517.5 300 120 0 90 438.75 330 0 30 330 0 0 30 330 0 30 0 0 330 30 30 30 438.75 1267.5 330 330

CALCULOS DE POTENCIA ELÉCTRICA POR UNIDAD DE VIVIENDA

500 500 1767.5 1230 730POTENCIA TOTAL 930 9301230800 1020

33,989POTENCIA TOTAL [W]

900 530 1338.8430 500400 1330 1230930 1230 400400 900 830 1417.5500 530 1588.75 930800 1417.5 430 500

RECEPTACULOS

ILUMINACIÓN

POTENCIA DE A. ELECT.

830

San Isidro Siniyuco

San José Sinicahua

ILUMINACIÓN

POTENCIA TOTAL 1417.51817.5 830 500 620500 530 530 830 1417.5

POTENCIA TOTAL [W]

1338.8 1230 500990

22,313

ILUMINACIÓN

ILUMINACIÓN


RECEPTACULOS

3176.3 1338.8 1526.3 930 900 500 500530 2488.8 500 930

ANEXO 5 CÁLCULO DE POTENCIA ELÉCTRICA POR AGENCIA 2/2

CALCULOS DE POTENCIA ELÉCTRICA POR UNIDAD DE VIVIENDA

Habitaciones por vivienda Potencia [W] 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35

2 400 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 14 800 1 1 1 2 1 1 1 16 1200 1 1

400 400 800 400 800 400 800 400 400 400 1200 400 400 1600 400 400 400 400 400 400 800 400 400 800 400 800 800 1200 400 400 400 400 400 400 400

Habitaciones por vivienda Potencia [W] 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35

2 720 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 14 1440 1 1 1 2 1 1 1 16 2160 1 1

7620 7620 15240 7620 15240 7620 15240 7620 7620 7620 22860 7620 7620 30480 7620 7620 7620 7620 7620 7620 15240 7620 7620 15240 7620 15240 15240 22860 7620 7620 7620 7620 7620 7620 7620

Vivienda con baño Potencia [W] 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35

SI 100 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1NO 0 1 1 1 1 1 1 1

100 100 100 100 100 100 100 100 100 100 100 0 0 100 0 100 100 0 100 100 100 100 0 0 0 100 100 100 100 100 100 100 100 100 100

Aparatos Eléctricos Potencia [W] 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35

TV 120 1 1 1 1 1 1 1 1Radio 40 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 2 1 1 1 1 1 1Horno de MicroOndas 1200 1Plancha 1000 1 1Refrigerador 250 1DVD 25 1 1 1 1Lavadora 400 1Licuadora 400 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1

420 30 330 300 420 330 330 330 330 420 30 0 30 30 30 30 330 330 30 0 1357.5 330 30 30 0 468.75 138.75 1338.8 30 0 1188.8 30 0 30 0

2638.8 530 500 1688.8

31,453

530 500 530 500

POTENCIA TOTAL [W]

830 430730 530 500 2257.51730 430 530 830920 1330 400 430830 1230 830 830530 1230 800 1320

ILUMINACIÓN


POTENCIA TOTAL 920

Yosocahua

ILUMINACIÓN

RECEPTACULOS

400 1368.8830 1038.8